3. Изобары. Барические системы

Для характеристики распределения атмосферного давления на уровне моря строят карты, на которые наносят семейства изобар.

Изобара (гр. isos – равный, одинаковый + baros – тяжесть) – линия, соединяющие точки с равным атмосферным давлением.

При этом на карту наносят значения атмосферного давления либо измеренные на уровне моря, либо приведенные к этому уровню. Изобары можно проводить через 2, 5, 10 гПа. Для оценки изменения АД по горизонтали используют горизонтальный барический градиент.

Горизонтальный барический градиент – изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (на поверхности уровня). Это векторная величина. Направление берется по нормали к изобаре в сторону уменьшения давления. Величина производная от давления по этому направлению. Модуль горизонтального барического градиента обратно пропорционален расстоянию между изобарами.

В разных точках барического поля направление и величина горизонтального барического градиента различны. Изобарические поверхности наклонены в сторону уменьшения давления, т.е. в направлении градиента.

Горизонтальный градиент давления измеряют по синоптическим картам. Вектор горизонтального барического градиента обычно обозначают – р. Он равен – (Δр/Δn), где Δр – разность давления между двумя изобарами, Δn – расстояние между ними. Единицы измерения гПа/100км или гПа/111 км (1º долготы). В свободной атмосфере измеряют по картам абсолютной барической топографии.

Горизонтальный барический градиент изменяется с высотой: каков бы ни был градиент давления у земли, на уровне моря, с высотой он будет приближаться к горизонтальному температурному градиенту. Связано это с тем, что барическая ступень зависит от температуры воздуха

Структура поля давления, или барического поля атмосферы, разнообразна. Во внетропических широтах у поверхности земли и на высотах всегда можно обнаружить области повышенного или пониженного давления как большие, так и относительно малые.

Области повышенного или пониженного давления, на которые расчленяется барическое поле атмосферы называются барическими системами.

Основные типы барических систем (рисунок 50):

А) с замкнутыми изобарами:

1) циклон,

2) антициклон;

Б) с незамкнутыми изобарами:

1) ложбина,

2) гребень,

3) седловина.

Циклон – атмосферное возмущение с пониженным атмосферным давлением в центре и циркуляцией воздуха вокруг центра в северном полушарии против часовой стрелки Горизонтальный барический градиент направлен от периферии к центру циклона.

Рисунок 50 – Изобары на уровне моря в различных типах барических систем:

I – циклон, II – антициклон, III – ложбина, IV – гребень, V – седловина.

Антициклон – область повышенного атмосферного давления с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря и соответствующим распределением ветров (в Северном полушарии – по часовой стрелке). Горизонтальный барический градиент направлен от центра к периферии.

Ложбина – полоса пониженного давления между двумя областями повышенного давления. Изобары либо почти параллельные, либо имеют вид латинской буквы V. Центра в ложбине нет, есть ось (линия на которой атмосферное давление имеет минимальное значение, или на которой изобары резко меняют направление простирания). Отрог циклона.

Гребень – полоса повышенного давления между двумя областями пониженного давления. Изобары в гребне либо параллельны, либо имеют вид буквы U (отрог антициклона). У гребня есть ось, на которой атмосферное давление максимально.

Седловина – участок барического поля между двумя циклонами и двумя антициклонами (ложбинами и гребнями), расположенными крест-накрест. В этом случае изобарические поверхности имеют характерную форму седла: они поднимаются по направлению к антициклонам и опускаются – к циклонам. Точка в центре седловины называется точка седловины.

Циклон и антициклон – барические системы, которые в приземной части очерчиваются замкнутыми изобарами. Но так как изобары на высоте приближаются к изотермам, то на некоторой высоте они (изобары) размыкаются и становятся волнообразными

В некоторых случаях изобары остаются замкнутыми до больших высот. Но характер изменения барического поля с высотой при этом зависит от того, какая температура наблюдается в области данной барической системы: более высокая или более низкая, чем за ее пределами.

Если циклон существует в холодном воздухе и самая низкая температура в его центральной части, то с высотой барические градиенты мало меняют направление и замкнутые изобары с низким давлением в центре обнаруживаются до больших высот тропосферы. Следовательно, холодный циклон является высоким (рисунок 51).

Рисунок 51 – Высокий (холодный) (а) и низкий (теплый) (б) циклоны.

Изобарические поверхности в вертикальном разрезе

Напротив, если циклон совпадает с теплой воздушной массой и температура в центре циклона наивысшая, такой циклон быстро исчезает с высотой. Это связано с тем, что в нем дополнительный барический градиент, связанный с градиентом температуры, противоположен нижнему градиенту. Теплый циклон является низким. В вышележащих слоях над таким циклоном будет располагаться антициклон. Наоборот, холодные антициклоны являются низкими, а теплые – высокими (рисунок 53).

Рисунок 53 – Низкий (холодный) (а) и высокий (теплый) (б) антициклоны.

Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.