Ciklonai, anticiklonai ir orai vidutinėse platumose

Pirmadienį džiaugiamės saule ir planuojame išvyką į gamtą, antradienį dangų aptraukia pilki debesys ir prapliumpa lietus, o trečiadienį pakyla žvarbus vėjas. Toks scenarijus Lietuvoje ir visoje vidutinių platumų juostoje yra ne išimtis, o taisyklė. Bet ar kada susimąstėte, kodėl mūsų regiono orai yra tokie permainingi, skirtingai nuo, pavyzdžiui, atogrąžų ar poliarinių sričių, kur orai daug stabilesni?

Šios permainų karuselės varikliai yra du galingi, nematomi atmosferos sūkuriai – ciklonai ir anticiklonai. Jie – tarsi didžiuliai, lėtai judantys ir besisukantys oro „varikliai“, kurie nuolat keliauja virš mūsų galvų, nešdami tai apniukusį dangų ir kritulius, tai giedrą ir ramią dieną. Jie yra pagrindiniai orų režisieriai vidutinėse platumose.

Šioje pamokoje leisimės į kelionę po atmosferos „orų virtuvę“. Išsiaiškinsime:

• Kas yra atmosferos slėgis ir kodėl jis yra visų orų procesų pagrindas?
• Kuo skiriasi ciklonas nuo anticiklono ir kokius orus jie atneša skirtingais metų laikais?
• Kas yra atmosferos frontai ir kodėl juos galima pavadinti šilto ir šalto oro „mūšio lauku“?
• Kaip išmokti skaityti sinoptinius žemėlapius ir patiems tapti orų prognozuotojais?

Supratę šių galingų atmosferos darinių veikimo principus, ne tik geriau pasiruošite lietui ar atšalimui, bet ir pradėsite matyti logiką bei tvarką iš pažiūros chaotiškame orų pasaulyje. Pasiruoškite suprasti, kodėl skėtį Lietuvoje pravartu turėti visada po ranka!

Prieš neriant į ciklonų ir anticiklonų pasaulį, turime suprasti pagrindinį elementą, kuris juos sukuria – atmosferos slėgį. Įsivaizduokite, kad oras, nors ir nematomas, turi svorį. Visas virš mūsų esantis oro stulpas slegia Žemės paviršių. Būtent šią jėgą ir vadiname atmosferos slėgiu.

Tačiau šis slėgis nėra vienodas visose planetos vietose. Dėl netolygaus Saulės įšildymo ir pačios Žemės sukimosi oras nuolat juda – kyla aukštyn arba leidžiasi žemyn. Kai oras kyla, prie žemės paviršiaus jo lieka mažiau – slėgis mažėja. Kai oras leidžiasi, prie paviršiaus jo susikaupia daugiau – slėgis didėja. Taip susidaro žemo ir aukšto slėgio sritys, kurios yra orų prognozavimo abėcėlės pagrindas.

Izobaros – slėgio žemėlapio linijos

Kad galėtume matyti šias nematomas slėgio sritis, meteorologai naudoja sinoptinius žemėlapius. Juose pagrindinis įrankis yra izobaros – linijos, jungiančios vienodo atmosferos slėgio taškus. Slėgis matuojamas hektopaskaliais (hPa).

Kaip pavyzdys, šiame žemėlapyje pažymėti žemo (L raide) ir aukšto (H raide) slėgio žemėlapiai, taip pat užspalvinti atitinkamai pagal skalę apačioje kairėje.

Izobaros, kurios aplink žemą slėgio centrą yra tankesnės, o aplink aukšto – retesnės. Rodyklėmis galima parodyti slėgio gradiento kryptį – nuo aukšto slėgio link žemo.

Izobarų linijų žemėlapiai nevisada spalvoti, štai kaip atrodo konceptualiai labai supaprastintas jų atvaizdavimas:

Ciklonas, arba depresija, yra didžiulė žemo slėgio sistema, kurios skersmuo gali siekti šimtus ar net tūkstančius kilometrų. Tai pagrindinis „blogų“ orų kaltininkas vidutinėse platumose.

Kaip susidaro ciklonas?

Ciklonų formavimasis yra sudėtingas procesas, tačiau jo esmę galima paaiškinti keliais žingsniais:

1. Oro konvergencija. Oras iš aukštesnio slėgio sričių prie žemės paviršiaus ima plūsti link žemo slėgio centro. Šis procesas vadinamas konvergencija (sutekėjimu).
2. Oro kilimas. Kadangi orui nėra kur dingti, susitikęs centre jis priverstas kilti aukštyn. Tai panašu į vandenį, sutekantį į kriauklės angą – jis negali prasmegti kiaurai, todėl veržiasi pro angą.
3. Adiabatinis vėsimas. Kildamas aukštyn oras patenka į vis mažesnio slėgio aplinką, todėl plečiasi. Besiplėsdamos dujos visada atvėsta. Šis procesas, kai oras vėsta ne atiduodamas šilumą aplinkai, o dėl slėgio mažėjimo, vadinamas adiabatiniu vėsimu.
4. Kondensacija ir debesų formavimasis. Atvėsęs oras nebegali išlaikyti tiek daug vandens garų. Kai temperatūra pasiekia vadinamąjį rasos tašką, vandens garai pradeda kondensuotis – virsta mažyčiais vandens lašeliais arba ledo kristalais. Iš šių dalelių formuojasi debesys.
5. Krituliai. Kai debesyse esantys lašeliai ar kristalai pakankamai padidėja ir pasunkėja, jie nebegali išsilaikyti ore ir iškrenta kritulių pavidalu – lietaus, sniego ar šlapdribos.

Vėjo kryptis ir Koriolio efektas

Dėl Žemės sukimosi judantys objektai, taip pat ir oras, Šiaurės pusrutulyje yra nukreipiami į dešinę. Ši jėga vadinama Koriolio efektu. Dėl jo oras, tekėdamas link ciklono centro, neužpildo jo tiesiogiai, o pradeda suktis aplink jį. Šiaurės pusrutulyje šis sukimasis vyksta prieš laikrodžio rodyklę.

Tipiški orai ciklone

Apibendrinkime, kokius orus atneša artėjantis ir praeinantis ciklonas.

Anticiklonas yra ciklono priešingybė. Tai didžiulė aukšto slėgio sritis, kuri paprastai asocijuojasi su ramiais ir giedrais orais. Tačiau jo poveikis labai priklauso nuo metų laiko.

Kaip susidaro anticiklonas?

Anticiklono formavimosi procesas yra atvirkštinis ciklono procesui:

1. Oro subsidencija. Aukštai atmosferoje (troposferos viršuje) oras pradeda leistis žemyn link Žemės paviršiaus. Šis procesas vadinamas subsidencija.
2. Adiabatinis šilimas. Leisdamasis oras patenka į vis didesnio slėgio aplinką, todėl yra spaudžiamas. Spaudžiamos dujos visada šyla. Tai – adiabatinis šilimas.
3. Sausėjimas ir debesų sklaidymasis. Šylantis oras gali išlaikyti vis daugiau drėgmės. Jo santykinis drėgnis mažėja, todėl bet kokie esantys debesys ima garuoti ir sklaidytis. Dėl šios priežasties anticiklonuose dangus dažniausiai būna giedras.
4. Oro divergencija. Pasiekęs žemės paviršių, oras negali prasmegti gilyn, todėl pasklinda iš centro į šalis, link mažesnio slėgio sričių. Šis procesas vadinamas divergencija (sklaidymusi).

Vėjo kryptis

Dėl Koriolio efekto oras, sklisdamas iš anticiklono centro, Šiaurės pusrutulyje yra nukreipiamas į dešinę. Dėl to vėjai aplink aukšto slėgio centrą pučia pagal laikrodžio rodyklę.

Orai anticiklone: du skirtingi veidai

Nors anticiklonas beveik visada reiškia giedrą dangų ir silpną vėją, pojūčiai ir pasekmės vasarą ir žiemą gali būti kardinaliai skirtingi.

Vidutinių platumų ciklonai yra neatsiejami nuo atmosferos frontų. Frontas – tai ne linija žemėlapyje, o gana siaura pereinamoji zona tarp dviejų skirtingų savybių oro masių. Oro masė – tai didžiulis oro tūris, įgavęs tam tikro regiono savybes (temperatūrą ir drėgnį). Pavyzdžiui, virš Kanados žiemą formuojasi šalta ir sausa arktinė oro masė, o virš Atlanto vandenyno ties Azorų salomis – šilta ir drėgna jūrinė atogrąžų oro masė.

Kai šios skirtingos oro masės susitinka, jos nesusimaišo iš karto, panašiai kaip aliejus su vandeniu. Tarp jų susidaro riba – frontas. Būtent šioje riboje vyksta aktyviausi orų procesai, nes lengvesnis šiltas oras yra priverstas kilti virš sunkesnio šalto oro.

Šaltasis frontas: greitas ir audringas

Šaltasis frontas susidaro, kai greitai judanti šalto oro masė pasiveja ir stumia priešais save esančią šilto oro masę. Kadangi šaltas oras yra tankesnis ir sunkesnis, jis tarsi pleištas palenda po šiltu oru, staigiai iškeldamas jį aukštyn.

• Procesas: Staigus ir greitas šilto, drėgno oro kilimas.
• Debesys: Dėl staigaus kilimo formuojasi vertikaliai išsivystę, bokšto pavidalo kamuoliniai lietaus debesys (Cumulonimbus).
• Orai: Prieš frontą oras būna šiltas. Artėjant frontui, kyla stiprus vėjas, slėgis greitai krenta. Fronto zonoje prapliumpa trumpa, bet labai smarki liūtis, dažnai su perkūnija ir škvalu. Po fronto oras greitai atvėsta, slėgis ima kilti, o dangus pragiedrėja. Kritulių juosta būna siaura, bet intensyvi.

Šaltasis frontas – status šalto oro pleištas, staigiai keliantis šiltą orą ir formuojantis Cumulonimbus debesį.

Šiltasis frontas: lėtas ir nuobodus

Šiltasis frontas susidaro, kai šilto oro masė pasiveja lėčiau judančią šalto oro masę. Kadangi šiltas oras yra lengvesnis, jis negali nustumti šalto oro, todėl pamažu, lėtai ir nuolaidžiai užslenka ant jo.

• Procesas: Lėtas ir laipsniškas šilto oro kilimas virš šalto oro pleišto.
• Debesys: Dėl lėto kilimo debesys formuojasi dideliame plote ir yra sluoksniniai. Artėjant frontui, pirmiausia pasirodo aukštai esantys plunksniniai debesys (Cirrus), vėliau jie tankėja į plunksninius sluoksninius (Cirrostratus), aukštuosius sluoksninius (Altostratus) ir galiausiai – lietaus sluoksninius (Nimbostratus) debesis, iš kurių ir krenta krituliai.
• Orai: Artėjant frontui, slėgis pamažu krenta, vėjas stiprėja. Prasideda ilgai trunkantys, nelabai intensyvūs, nuolatiniai krituliai (lietus arba sniegas), kurie gali tęstis daug valandų. Po fronto oras pamažu atšyla, krituliai liaujasi, bet dažnai išlieka apniukę.

Šiltasis frontas – nuolaidus šalto oro pleištas, ant kurio lėtai užslenka šiltas oras, formuojantis Cirrus, Altostratus, Nimbostratus debesis.

Frontų palyginimas

Dabar, kai jau žinome pagrindinius veikėjus – ciklonus, anticiklonus ir frontus – galime pabandyti pritaikyti šias žinias praktiškai ir išanalizuoti tikrą sinoptinį žemėlapį. Tai yra pagrindinis meteorologų darbo įrankis, leidžiantis suprasti esamą orų situaciją ir prognozuoti jos raidą.

Žingsnis po žingsnio analizė

Įsivaizduokime, kad prieš akis turime Europos sinoptinį žemėlapį. Štai kaip jį reikėtų „perskaityti“:

1. Raskite slėgio centrus. Pirmiausia suraskite raides A (aukštas slėgis) ir Ž (žemas slėgis). Jos parodo, kur yra pagrindiniai orus lemiantys dariniai. Pavyzdžiui, didelis anticiklonas virš Rytų Europos ir ciklonas virš Šiaurės jūros.

2. Įvertinkite izobaras. Atkreipkite dėmesį, kur izobaros yra arčiausiai viena kitos. Toje vietoje vėjas bus stipriausias. Kur jos retos – ten ramu. Taip galite nustatyti vėjuotas ir ramias zonas.

3. Nustatykite vėjo kryptį. Prisiminkite taisyklę: Šiaurės pusrutulyje aplink cikloną (Ž) vėjas pučia prieš laikrodžio rodyklę, o aplink anticikloną (A) – pagal laikrodžio rodyklę. Vėjas pučia maždaug lygiagrečiai izobaroms, šiek tiek krypdamas link žemesnio slėgio.

4. Identifikuokite frontus. Ieškokite linijų su trikampiais (šaltasis frontas) ir pusapskritimiais (šiltasis frontas). Jie beveik visada bus susiję su ciklonais (Ž). Nustatykite, kuria kryptimi jie juda (simboliai rodo judėjimo kryptį).

5. Sujunkite viską į prognozę. Pasirinkite dominantį miestą (pvz., Kauną) ir įvertinkite jo padėtį visų šių elementų atžvilgiu.

Analizės pavyzdys

Situacija: Sinoptiniame žemėlapyje matome gilų cikloną (Ž) virš pietinės Skandinavijos. Nuo jo į pietryčius driekiasi šaltasis frontas (mėlyna linija su trikampiais), kuris kaip tik artėja prie Lietuvos iš šiaurės vakarų. Tuo tarpu virš Ukrainos įsitvirtinęs galingas anticiklonas (A).

Prognozė Lietuvai (ypač vakarinei daliai):

• Slėgis: Kadangi artėja ciklonas ir frontas, slėgis kris.
• Vėjas: Izobaros aplink cikloną tankios, vadinasi, vėjas bus stiprus, gūsingas, pūs iš vakarų, šiaurės vakarų.
• Debesuotumas ir krituliai: Prieš frontą dangus apsiniauks. Fronto zonoje (kuri netrukus pasieks pajūrį) tikėtina trumpa, smarki liūtis, galbūt su perkūnija.
• Temperatūra: Prieš frontą dar gali būti gana šilta, tačiau jam praėjus oras pastebimai atvės.
• Tolimesnė prognozė: Po fronto, Lietuva atsidurs šaltoje ciklono užnugario dalyje. Slėgis pradės kilti, pasirodys pragiedrulių, tačiau galimi trumpalaikiai lietaus ar šlapdribos pliūpsniai. Oras bus vėsus ir vėjuotas.

Taip, žingsnis po žingsnio, sudėlioję visus elementus, galime susidaryti gana tikslų vaizdą apie laukiamus orus artimiausioje ateityje.

Išnagrinėjome du pagrindinius vidutinių platumų orų dirigentus. Jų nuolatinė kaita ir judėjimas sukuria tokią dinamišką ir permainingą aplinką, kurioje gyvename. Apibendrinkime ir palyginkime šiuos du atmosferos gigantus.

Galutinis palyginimas

Vidutinėse platumose, įskaitant Lietuvą, vyrauja vakarų vėjų oro pernaša. Tai reiškia, kad dauguma ciklonų ir anticiklonų, kurie lemia mūsų orus, atkeliauja iš vakarų, nuo Atlanto vandenyno. Jų judėjimo trajektorijos, greitis ir intensyvumas lemia, ar savaitė bus lietinga ir vėsi, ar saulėta ir karšta.

Nuo šiol, išgirdę orų prognozę per radiją ar televiziją, kurioje minimas „artėjantis ciklonas iš vakarų“ ar „virš Rytų Europos stiprėjantis anticiklonas“, jau ne tik žinosite, kokių orų laukti. Jūs suprasite, kokie galingi fizikiniai procesai vyksta atmosferoje ir kodėl jie lems būtent tokius, o ne kitokius orus už jūsų lango.