Синоптические карты показывают, что атмосферные возмущения внетропических широт возникают преимущественно на главных фронтах тропосферы, т. е. на фронтах между полярным (умеренным) и тропическим воздухом или между арктическим и полярным воздухом. Лишь незначительная часть циклонов и антициклонов, притом слаборазвитых и малоподвижных, возникает под непосредственным тепловым влиянием подстилающей поверхности, как, например, циклоны летом над пустынями Средней Азии. В большинстве случаев влияние подстилающей поверхности является только дополнительным при развитии атмосферных возмущений; само же их возникновение связано с наличием в тропосфере главных фронтов.
Этот процесс можно рассматривать как возникновение на поверхности главного фронта огромных волн, с длинами порядка 1000 км и более. В возникновении таких волн играют роль как разрыв температуры и ветра на фронте, так и отклоняющее действие вращения Земли на воздушные течения. Воздушные частицы по обе стороны фронта испытывают колебательное движение, распространяющееся вдоль фронта в виде волны. На главном фронте, протяжением в несколько тысяч километров, возникает обычно несколько волн, перемещающихся по фронту чаще всего с запада на восток. При этом, конечно, и сама поверхность фронта, и линия фронта на земной поверхности испытывают волнообразные деформации. На одних участках — в гребнях волн — фронт продвигается к низким широтам, на других — в долинах фронтальных волн — к высоким широтам. Воздушные течения вдоль фронта теряют зональный характер — возникают языки холодного и теплого воздуха.
При этом в долинах фронтальных волн развивается циклоническое движение и давление падает: образуются циклоны. Центр каждого циклона лежит на фронте; фронт, таким образом, проходит через внутреннюю часть циклона (рис.7.17). В передней части циклона фронт продвигается к высоким широтам и имеет здесь характер теплого фронта. В тыловой части циклона фронт продвигается к низким широтам и имеет здесь характер холодного фронта. Тот и другой являются участками единого главного фронта. Соответственно возникают в циклоне и системы облаков и осадков, свойственные фронтам.
Сами фронты в циклоне обостряются вследствие существующей там сходимости воздушных течений. Язык теплого воздуха в циклоне, между теплым и холодным фронтом, носит название теплого сектора циклона. В нем наблюдаются в циклоне > самые высокие температуры у земной поверхности. Циклон в этой стадии развития (рис. 105в) — с теплым сектором — называется молодым циклоном; с течением времени он углубляется, т. е. давление в его центре падает. Сам циклон перемещается по фронту обычно в восточном направлении. При этом холодный фронт в области циклона постепенно нагоняет медленнее перемещающийся теплый фронт и, наконец, смыкается с ним. Происходит так называемая окклюзия циклона. В окклюдированном циклоне (рис. 105 г) теплого сектора у земной поверхности уже нет — теплый воздух теперь оттеснен холодным воздухом в верхнюю часть тропосферы, где он охлаждается путем излучения, а сам циклон становится холодным и высоким. Скорость его перемещения убывает, а давление в центре начинает повышаться — начинается затухание циклона.
Большинство циклонов развивается на полярных фронтах. При этом воздух теплого сектора в молодом циклоне будет тропическим воздухом, а остальная часть циклона занята полярным (умеренным) воздухом. Но сходным образом развиваются циклоны и на арктических фронтах; в них теплый сектор образован уже полярным воздухом.
Рис.7.17. Схема развития фронтального циклона а, б — начальные стадии, в — молодой циклон, г, д — окклюдированный циклон
Дальше для простоты изложения мы будем говорить только о полярнофронтовых циклонах.
На каждом полярном фронте возникает обычно не единичный циклон, а серия циклонов из нескольких членов, перемещающихся вдоль фронта один за другим. Вследствие уменьшения скорости перемещения после окклюзии циклоны серии обычно нагоняют друг друга и могут, в конце концов, объединиться в одну обширную высокую и малоподвижную депрессию — уже упоминавшийся центральный циклон (рис. 7.18). Так как циклоны движутся с составляющими, направленными к высоким широтам, центральный циклон образуется в довольно высоких широтах, субполярных или близких к субполярным. Обычная продолжительность существования серии циклонов около недели, но центральный циклон может существовать и дольше.3. Между циклонами серии, в гребнях фронтальных волн, образуются промежуточные антициклоны, перемещающиеся вместе с циклонами, обычно уклоняясь к низким широтам. Эти промежуточные антициклоны довольно слабы; часто они даже не имеют замкнутых изобар, а являются только гребнями большого субтропического антициклона, по периферии которого располагается полярный фронт. Центр каждого такого антициклона (или ось гребня) у земной поверхности лежит не на фронте, а внутри холодного языка.
Таким образом, фронт через приземный центр антициклона не проходит, он располагается на южной периферии антициклона. Это, вместе с оседанием воздуха, создает известную типичную погоду антициклона —малооблачную и сухую.
К северу или к северо-западу от серии циклонов в полярном воздухе развивается более обширный и интенсивный антициклон, так называемый заключительный. Смещаясь в юго-восточном направлении, он, наконец, достигает субтропиков, где превращается в субтропический антициклон. На этом обрывается деятельность серии циклонов.
Рис.7.18. Центральный циклон и субтропический антициклон на синоптической карте (карта упрощена, оставлены только изобары и фронты).
