Антициклон — это погодное явление, определяемое как крупномасштабная циркуляция ветров вокруг центральной области высокого атмосферного давления , по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном полушарии, если смотреть сверху (в отличие от циклона ). [1] Эффекты поверхностных антициклонов включают прояснение неба, а также более прохладный и сухой воздух. Туман также может образовываться ночью в области более высокого давления.
Среднетропосферные системы, такие как субтропический хребет , отклоняют тропические циклоны по их периферии и вызывают температурную инверсию, препятствующую свободной конвекции вблизи их центра, создавая поверхностную дымку под их основанием. Антициклоны наверху могут формироваться в теплых ядрах низких температур, таких как тропические циклоны , из-за нисходящего холодного воздуха с задней стороны верхних ложбин , таких как полярные максимумы , или из-за крупномасштабного опускания, такого как субтропический хребет . Эволюция антициклона зависит от таких переменных, как его размер, интенсивность и степень влажной конвекции , а также силы Кориолиса . [2]
Сэр Фрэнсис Гальтон первым открыл антициклоны в 1860-х годах. Системы высокого давления также называют антициклонами. Их циркуляцию иногда называют cum sole . Субтропические зоны высокого давления формируются под нисходящей частью циркуляции ячеек Хэдли . Высокоуровневые области высокого давления лежат над тропическими циклонами из-за их теплой сердцевины.
Поверхностные антициклоны образуются из-за нисходящего движения через тропосферу, атмосферный слой, где происходит погода. Предпочтительные области в пределах синоптической картины потока в более высоких уровнях тропосферы находятся под западной стороной ложбин. 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. [3] [4] Поскольку они ослабевают с высотой, эти системы высокого давления холодные.
Нагревание земли вблизи экватора вызывает восходящее движение и конвекцию вдоль муссонного желоба или внутритропической зоны конвергенции . Расхождение над околоэкваториальным желобом приводит к тому, что воздух поднимается и движется от экватора к полюсам наверху. По мере того, как воздух движется к средним широтам, он охлаждается и опускается, что приводит к проседанию около 30° параллели обоих полушарий. Эта циркуляция, известная как ячейка Хэдли, образует субтропический хребет. [5] Многие из пустынь мира вызваны этими климатологическими областями высокого давления . [6] Поскольку эти антициклоны усиливаются с высотой, они известны как хребты теплого ядра.
Развитие антициклонов на высоте происходит в циклонах с теплым ядром, таких как тропические циклоны , когда скрытое тепло, вызванное образованием облаков , высвобождается наверху, повышая температуру воздуха; результирующая толщина атмосферного слоя увеличивает высокое давление на высоте, что приводит к оттоку воздуха.
При отсутствии вращения ветер имеет тенденцию дуть из областей высокого давления в области низкого давления . [7] Чем сильнее разница в давлении (градиент давления) между системой высокого давления и системой низкого давления, тем сильнее ветер. Сила Кориолиса, вызванная вращением Земли, дает ветрам в системах высокого давления их 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, вытекающий из систем высокого давления, и заставляет ветер течь больше наружу (более агеострофически ) от центра. [8]
Системы высокого давления часто связаны со слабыми ветрами на поверхности и оседанием воздуха из более высоких частей тропосферы . Оседание обычно нагревает воздушную массу за счет адиабатического (компрессионного) нагрева. [9] Таким образом, высокое давление обычно приносит ясное небо. [10] Поскольку днем нет облаков, отражающих солнечный свет, поступает больше солнечной радиации и нагрева, поэтому температура быстро повышается вблизи поверхности. Ночью отсутствие облаков означает, что исходящее длинноволновое излучение (т. е. тепловая энергия с поверхности) не блокируется, что позволяет теплу выходить и обеспечивает более прохладные дневные низкие температуры во все времена года. Когда приземные ветры становятся слабыми, оседание, происходящее непосредственно под системой высокого давления, может привести к накоплению твердых частиц в городских районах под высоким давлением, что приводит к широко распространенной дымке . [11] Если относительная влажность на уровне поверхности за ночь повышается до 100 процентов, может образоваться туман . [12]
Движение континентальных арктических воздушных масс в более низкие широты создает сильные, но вертикально неглубокие системы высокого давления. Эти системы влияют на их давление. [13] Уровень поверхности, резкая температурная инверсия может привести к областям устойчивых слоисто-кучевых или слоистых облаков , в просторечии известных как антициклоническая тьма. Тип погоды, вызванной антициклоном, зависит от его происхождения. Например, расширения высокого давления Азорских островов могут вызывать антициклоническую тьму зимой, потому что они собирают влагу, когда они движутся над более теплыми океанами. Высокое давление, которое формируется на севере и движется на юг, часто приносит ясную погоду, потому что оно охлаждается у основания (в отличие от нагревания), что помогает предотвратить образование облаков.
Когда арктический воздух движется над незамерзшим океаном, воздушная масса значительно изменяется над более теплой водой и приобретает характер морской воздушной массы, что снижает силу системы высокого давления. [14] Когда чрезвычайно холодный воздух движется над относительно теплыми океанами, могут образовываться полярные циклоны . [15] Однако теплые и влажные (или морские тропические) воздушные массы, которые движутся к полюсам из тропических источников, изменяются медленнее, чем арктические воздушные массы. [16]
Циркуляция вокруг хребтов среднего уровня (высоты) и проседание воздуха в их центре действуют, направляя тропические циклоны вокруг и за пределы их периферии. Из-за проседаний в этом типе системы может образоваться шапка , которая подавляет свободную конвекцию и, следовательно, смешивание нижнего и среднего уровней тропосферы. Это ограничивает грозы и другую погодную активность низкого давления вблизи их центров и удерживает загрязняющие вещества низкого уровня, такие как озон, в виде дымки под их основанием, что является существенной проблемой в крупных городских центрах в летние месяцы, таких как Лос-Анджелес, Калифорния и Мехико .
Существование высокого давления на верхнем уровне (высоте) допускает дивергенцию на верхнем уровне , что приводит к конвергенции на поверхности . Если не существует покрывающего хребта среднего уровня, это приводит к свободной конвекции и развитию ливней и гроз, если нижняя часть атмосферы влажная. Поскольку между конвективным тропическим циклоном и высоким уровнем на верхнем уровне развивается положительная обратная связь , эти две системы усиливаются. Эта петля останавливается, как только температура океана опускается ниже 26,5 °C (79,7 °F), [17] уменьшая грозовую активность, что затем ослабляет систему высокого давления на верхнем уровне.
Когда субтропический хребет в северо-западной части Тихого океана сильнее, чем в других областях, это приводит к влажному сезону муссонов в Азии . [18] Положение субтропического хребта связано с тем, насколько далеко на север простираются муссонная влажность и грозы в Соединенные Штаты . Как правило, субтропический хребет через Северную Америку мигрирует достаточно далеко на север, чтобы начать муссонные условия через пустынный юго-запад с июля по сентябрь. [19] Когда субтропический хребет находится дальше на север, чем обычно, в направлении Четырех углов , грозы новомексиканского муссона могут распространяться на север в Аризону и Нью-Мексико . При подавлении на юге атмосфера высыхает через пустынный юго-запад, вызывая перерыв в муссонном режиме. [20]
На погодных картах центры высокого давления связаны с буквой H в английском языке, [21] в пределах изобары с наивысшим значением давления. На картах постоянного давления верхнего уровня антициклоны располагаются в пределах самой высокой линии контура высоты. [22]
На Юпитере есть два примера внеземного антициклонического шторма: Большое Красное Пятно и недавно сформированный Овал BA на Юпитере. Они питаются слиянием меньших штормов [23], в отличие от любого типичного антициклонического шторма, который случается на Земле, где их питает вода. Другая теория заключается в том, что более теплые газы поднимаются в столбе холодного воздуха, создавая вихрь, как в случае других штормов, включая Пятно Анны на Сатурне и Большое Темное Пятно на Нептуне . Антициклоны также были обнаружены вблизи полюсов Венеры . [24] [25]
