Введение

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 при взгляде сверху (в отличие от циклона). Эффекты приземных антициклонов включают прояснение неба, а также более холодный и сухой воздух. В областях повышенного давления ночью может образовываться туман. Среднетропосферные системы, такие как субтропический гребень, отклоняют тропические циклоны вокруг своей периферии и вызывают температурную инверсию, подавляющую свободную конвекцию вблизи их центра, что приводит к образованию поверхностной дымки под их основанием. Антициклоны на высоте могут формироваться внутри теплых циклонов, таких как тропические циклоны, из-за нисходящих потоков холодного воздуха с задней стороны верхних желобов, например, полярных максимумов, или в результате крупномасштабного опускания воздуха, как в случае с субтропическим гребнем. Развитие антициклона зависит от таких переменных, как его размер, интенсивность, степень влажной конвекции, а также сила Кориолиса.

История

Сэр Фрэнсис Гальтон впервые обнаружил антициклоны в 1860-х годах. Системы высокого давления также называют антициклонами. Их циркуляцию иногда называют *cum sole*. Субтропические области высокого давления формируются под нисходящей ветвью циркуляции ячеек Хэдли. Области высокого давления в верхних слоях атмосферы располагаются над тропическими циклонами из-за их теплого ядра. Поверхностные антициклоны образуются в результате нисходящих движений в тропосфере – атмосферном слое, где формируется погода. В синоптическом потоке на верхних уровнях тропосферы они предпочитают располагаться под западной стороной желобов. На картах погоды эти области характеризуются сходящимися ветрами (изотахами), также известными как конфлюенция, или сходящимися линиями высоты вблизи или выше уровня недевергенции, который находится около изобарической поверхности 500 гПа, примерно на середине тропосферы. Поскольку они ослабевают с высотой, эти системы высокого давления холодные.

Субтропический хребет

Нагрев Земли вблизи экватора вызывает восходящие потоки и конвекцию вдоль муссонного желоба или межтропической зоны конвергенции. Расхождение над экваториальным желобом приводит к подъему воздуха и его движению от экватора к полюсам на больших высотах. По мере движения воздуха к средним широтам он охлаждается и опускается, что приводит к нисходящим потокам вблизи 30° параллели обоих полушарий. Эта циркуляция, известная как ячейка Хэдли, формирует субтропический гребень. Многие пустыни мира обусловлены этими климатологическими областями высокого давления. Поскольку эти антициклоны усиливаются с высотой, они называются гребнями теплого ядра.

Формирование вверх

Развитие антициклонов в верхних слоях атмосферы происходит в теплых циклонах, таких как тропические циклоны, когда скрытая теплота, выделяющаяся при образовании облаков, нагревает воздух в верхних слоях; увеличение толщины атмосферного слоя приводит к повышению давления в верхних слоях, что способствует оттоку воздуха из циклона.

Структура

В отсутствие вращения ветер стремится дуть из областей высокого давления в области низкого давления. Чем больше разница давлений (градиент давления) между зоной высокого и низкого давления, тем сильнее ветер. Сила Кориолиса, возникающая из-за вращения Земли, придает ветрам в зонах высокого давления циркуляцию по часовой стрелке в Северном полушарии (поскольку ветер движется от центра высокого давления наружу и отклоняется вправо) и циркуляцию против часовой стрелки в Южном полушарии (поскольку ветер движется от центра высокого давления наружу и отклоняется влево). Трение о земную поверхность замедляет ветер, выходящий из зон высокого давления, и заставляет его дуть более радиально (более агеострофически) от центра.

Системы на поверхности

Системы высокого давления часто связаны с легкими ветрами у поверхности и опусканием воздуха из верхних слоев тропосферы. Опускание обычно нагревает воздушную массу адиабатическим (компрессионным) нагревом. Таким образом, высокое давление обычно приносит ясное небо. Поскольку днем отсутствуют облака, отражающие солнечный свет, поступает больше солнечной радиации и тепла, поэтому температура быстро повышается у поверхности. Ночью отсутствие облаков означает, что исходящее длинноволновое излучение (то есть тепловая энергия от поверхности) не блокируется, что позволяет теплу рассеиваться и обеспечивает более низкие суточные температуры в любое время года. Когда поверхностные ветры становятся слабыми, опускание, происходящее непосредственно под системой высокого давления, может привести к накоплению частиц в городских районах, вызывая обширную дымку. Если относительная влажность поверхности поднимается до 100% ночью, может образоваться туман. Перемещение континентальных арктических воздушных масс к более низким широтам создает сильные, но неглубокие по вертикали системы высокого давления. Эти системы влияют на их давление. На уровне поверхности резкая температурная инверсия может привести к образованию обширных слоистых или слоисто-кучевых облаков, в разговорной речи известных как антициклоническая хмурость. Тип погоды, приносимый антициклоном, зависит от его происхождения. Например, выступы Азорского максимума могут вызывать антициклоническую хмурость зимой, поскольку они насыщаются влагой при движении над более теплыми океанами. Высокое давление, формирующееся на севере и движущееся на юг, часто приносит ясную погоду, поскольку оно охлаждается у основания (в отличие от нагретого), что помогает предотвратить образование облаков. Когда арктический воздух перемещается над незамерзающим океаном, воздушная масса сильно модифицируется над более теплой водой и приобретает характеристики морской воздушной массы, что ослабляет систему высокого давления. Когда чрезвычайно холодный воздух перемещается над относительно теплыми океанами, могут развиваться полярные минимумы. Однако теплые и влажные (или морские тропические) воздушные массы, перемещающиеся к полюсам из тропических источников, изменяются медленнее, чем арктические воздушные массы.

Среднетропосферные системы

Циркуляция вокруг гребней среднего уровня (высоты) и нисходящие потоки воздуха в их центре отклоняют тропические циклоны вокруг и за пределы их периферии. Вследствие нисходящих потоков внутри таких систем может формироваться слой инверсии, подавляющий свободную конвекцию и, следовательно, перемешивание нижних и средних слоев тропосферы. Это ограничивает развитие гроз и другой неблагоприятной погоды вблизи их центров и задерживает низкоуровневые загрязнители, такие как озон, в виде смога под их основанием, что является серьезной проблемой для крупных городов в летние месяцы, например, Лос-Анджелеса (Калифорния) и Мехико.

Верхние тропосферные системы

Наличие области высокого давления на больших высотах способствует расхождению воздушных потоков в верхних слоях атмосферы, что приводит к сходимости у поверхности земли. Если над этим нет препятствующего хребта в средних слоях атмосферы, это вызывает свободную конвекцию и развитие ливней и гроз, при условии, что нижние слои атмосферы влажные. Благодаря положительной обратной связи между конвективным тропическим циклоном и областью высокого давления наверху, обе системы усиливаются. Эта обратная связь прекращается, когда температура поверхности океана опускается ниже 26,5 °C (80 °F), что снижает активность гроз и, как следствие, ослабляет область высокого давления в верхних слоях атмосферы.

Важность для глобальных муссонных режимов

Когда субтропический хребет в Северо-Западной части Тихого океана сильнее, чем в других регионах, это приводит к влажному сезону муссонов в Азии. Положение субтропического хребта связано с тем, насколько далеко на север в Соединенные Штаты распространяется муссонная влажность и грозы. Обычно субтропический хребет над Северной Америкой смещается достаточно далеко на север, чтобы с июля по сентябрь начались муссонные условия в пустынном юго-западе. Когда субтропический хребет расположен севернее нормы в районе Четырех углов, грозы, связанные с муссоном Нью-Мексико, могут распространяться на север в Аризону и Нью-Мексико. Если хребет ослаблен и смещен на юг, атмосфера над пустынным юго-западом высыхает, что приводит к прекращению муссонного режима.

Описание на картах погоды

На картах погоды центры высокого давления обозначаются буквой H, расположенной внутри изобары с максимальным значением давления. На картах верхних уровней постоянного давления антициклоны находятся внутри линии максимальной высоты.

Инопланетные версии

На Юпитере существуют два примера внеземных антициклонических штормов: Большое Красное Пятно и недавно образовавшийся Овал BA на Юпитере. Они поддерживаются за счет слияния более мелких штормов, в отличие от типичных антициклонических штормов на Земле, где источником энергии служит вода. Другая теория предполагает, что теплые газы поднимаются в столбе холодного воздуха, создавая вихрь, как это происходит и с другими штормами, такими как пятно Анны на Сатурне и Большое Темное Пятно на Нептуне. Антициклоны также были обнаружены вблизи полюсов Венеры.