SEKUNDARNA CIRKULACIJA

SEKUNDARNA CIRKULACIJA I PADALINE

- da bi nastale padaline u većoj količini i na većem prostoru potrebno je izdizanje

i adijabatičko hlađenje golemih masa zraka

- u svjetskim razmjerima za postanak padalina najvažniji je proces kondenzacije

koji nastaje u ciklonama (i sličnim baričkim tvorevinama → poremećaji)

- opće pravilo: većina poremećaja u atmosferi nastaje na plohama diskontinuiteta

(fronte); ponekad u zračnoj masi bez direktne veze s frontalnom plohom

Different air masses which affect

North America, as well as other

continents, tend to be separated

by frontal boundaries.

DIVERGENCIJA I

KONVERGENCIJA

- na gibanje zraka i njegov odnos

prema poljima različitog tlaka utječe

Coriolisova sila (okomita na smjer

gibanja)

- na sjevernoj hemisferi zrak će

kružiti oko središta niskog tlaka

suprotno gibanju kazaljki na satu

(suprotno na južnoj hemisferi)

- ako se zrak udaljuje od središta

visokog tlaka onda je cirkulacija

satnog smjera (na južnoj hemisferi

obratno)

- ciklona: konvergencija zraka → nagomilavanje zraka → izdizanje (ascendentno

gibanje) → dinamičko hlađenje → kondenzacija → oblaci i padaline →

razilaženje zraka na većoj visini → spuštanje

- anticiklona: divergencija zraka u nižim slojevima troposfere; konvergencija u

gornjim slojevima troposfere - kompenzacija: silazno strujanje u centralnom

području anticiklone → zagrijavanje zraka spuštanjem (supsidencija) →

udaljavanje temperature od rosišta → stabilizacija vremena

POREMEĆAJI I NEPOGODE U ATMOSFERI

- prepoznavanje i klasifikacija poremećaja i nepogoda u atmosferi - kriterij:

sinoptička karta

a) poremećaji - ako se promjene u polju tlaka vide na sinoptičkoj karti u obliku bar jedne zatvorene izobare

- ciklone

- odvojene ciklone ili hladne kaplje

- orografske ili zavjetrinske depresije

- termičke depresije

- tropske depresije

- istočni valovi

- tropski cikloni

- anticiklone

b) nepogode - ako se promjene u polju tlaka ne vide na sinoptičkoj karti

- sve manje i kratkotrajnije intenzivne promjene vremena praćene sijevanjem,

grmljavinom, jakim vjetrom i kišom (ili tučom)

CIKLONE, DEPRESIJE I

TROPSKI POREMEĆAJI

a) Ciklone

- ciklona: valni poremećaj na fronti

između dviju zračnih masa

(izvantropske i tropske)

- neprekidna smjena ciklona i

anticiklona u umjerenim g. š.

(pojas zonalnih zapadnih

vjetrova na obje hemisfere)

- polarna frontalna zona -

prijelazna zona između toplijeg i

hladnijeg dijela atmosfere - nagla

promjena visine izobarnih ploha

Polar low over the Barents

Sea on February 27, 1987

- polarna (planetarna) frontalna zona prodire sve do vrha troposfere; prekid

tropopauze na dva dijela

- na dodiru polarne fronte i oba dijela tropopauze: uska zona jakog zapadnog

vjetra - tzv. polarna mlazna struja (postoji još i suptropska m. s.)

- mlazne struje nastale su kombiniranim utjecajem rotacije Zemlje i

atmosferskog zagrijavanja

Clouds along a polar jet stream over Canada

Mehanizam postanka ciklona:

- na kontaktu toplog i hladnog zraka, na frontalnoj plohi uz mlaznu struju nastaje val velike dužine (više stotina ili čak 1000 i više km)

- ciklona: valni poremećaj

- valovi: nestabilni i stabilni; nestabilni: povećavanje amplitude gibanjem uz frontu

a) južnije od mlazne struje: fronta koja odvaja topli zrak južno od nje od hladnijeg zraka sjevernije

b) početak stvaranja frontalnog vala (ciklone) - kad se lijeva polovica polarne

fronte pomakne na jug pod utjecajem hladne zračne mase sjeverno od

fronte → pad tlaka pri tlu i pritjecanje zraka prema tom području nižeg tlaka;

divergencijom na visini odstranjuje se zrak koji pritječe u donjim slojevima

troposfere

- nestabilnost vala → povećanje amplitude

- hladni polarni zrak sve se više potkopava pod lakši tropski, koji se mora

izdizati uz frontalnu plohu

c) tropski zrak prodire dalje na sjever a polarni zrak na jug; cirkulacija zraka izrazito je spiralna → nastanak mlade ciklone

- topli zrak čini topli sektor koji u obliku klina prodire u područje s hladnim zrakom

- dio fronte na prednjoj strani toplog sektora = topla fronta; dio fronte na stražnjoj strani toplog sektora = hladna fronta

- u zoni hladne fronte hladni zrak potiskuje topli na jug

- hladna fronta giba se brže od tople pa se topli sektor počinje sužavati

- ciklona je u fazi zrelosti

d) hladna fronta sustiže toplu frontu, potkopani topli zrak sve se više izdiže

iznad tla

e) u jednom momentu hladna fronta sustigne toplu usvoj njezinoj duljini; topli

zrak potpuno je izdignut u visinu a pri tlu je ostala hladna zračna masa →

faza okluzije ciklone

- fronta koja nastaje spajanjem tople i hladne fronte - okludirana fronta

f) nestanak temperaturnih kontrasta; životni tijek ciklone završava kao vrtlog

toplog zraka iznad tla

- u završnoj fazi vrtlog tropskog zraka na visini nalazi se sjeverno od mlazne

struje i okludirane fronte pri tlu; taj zrak bitno je modificiran - iz njega se izlučila

velika količina vode; po svojim svojstvima nalazi se između polarne i tropske

zračne mase

- okluzija počinje s porastom tlaka u centru ciklone (ciklona se ispunjava)

- konačna posljedica okluzije: frontoliza = iščezavanje frontalnih ploha

- u izvjesnim uvjetima ciklona se može regenerirati tj. okludirana ciklona može se

ponovno produbiti - npr. kad u područje okludirane ciklone prodre hladni zrak pa

ponovno nastane temperaturna asimetrija; kad okludirana ciklona prijeđe s

kopna na more → pritjecanje vodene pare i topline → labiliziranje donjih slojeva

zraka; spajanjem dviju slabijih ciklona

Struktura ciklone:

- profil A-B: presjek ciklone sjevernije od frontalnog vala

- profil C-D: presjek ciklone nešto južnije

- topli zrak prisilno se izdiže na obje frontalne plohe;

- topla fronta položenija je od hladne pa se zrak izdiže sporije, pojas padalina je širi (300 - 400 km); padaline su dugotrajnije ali manjeg intanziteta

- na hladnoj fronti padaline su kratkotrajnije i intenzivnije (kumulonimbusi)

- nad hladnim frontama zimi ne mora biti jakih konvekcija zbog manje količine vodene pare u hladnom zraku

The storm that swept across the center of the United States on 26 and 27 October 2010. saw the country

lashed with strong winds, rain, hail, and tornadoes. Such extratropical cyclones form over the US in the spring

and autumn, when the temperature difference from north to south is large. Warm, high-pressure air rushes

toward the cooler, low-pressure air in the north. Because the Earth is rotating, the air moving in circles the

area of low pressure.

Utjecaj reljefa na gibanje ciklona tj.

frontalnih ploha

Prelazak tople fronte preko

orografske barijere (a - e):

- planina se nalazi u hladnoj zračnoj

masi, s lijeve strane se približava topla

fronta i topla zračna masa

- topli zrak je labilan pa lakše prelazi preko planine nego hladan zrak; u njemu lako nastaju orografske padaline

- planina ne izdiže samo toplu frontu nego se pod njezinim utjecajem iza planine pojavljuje val na frontalnoj plohi

- u dolu tog vala topli zrak se počinje spuštati i adijabatski zagrijavati (tako nastaje fen i sl. vjetrovi); raspadanje naoblake

- dio naoblake može otići dalje za toplom frontom koja se regenerira podalje od planine

Prelazak hladne fronte preko orografske barijere (f - j):

- hladna zračna masa potiskuje topli zrak; probija se u obliku tupog klina; potkopava se pod topli zrak, izdiže ga i potiskuje uz planinu

- posljedica: jake padaline na privjetrini; spuštanje i adijabatsko zagrijavanje toplog zraka niz zavjetrinsku padinu

- hladni zrak se neko vrijeme nagomilava pred planinom (h), zatim se prelije preko nje i odbaci topli zrak dalje od planine (i)

- hladni vjetar koji se ruši niz zavjetrinsku padinu → katabatički vjetar sa svim karakteristikama bure

Obitelj ciklona

- niz ciklona na istoj fronti

Postanak: kod ciklone u kasnoj fazi razvoja hladni zrak sa stražnje strane prodire na jug pa na polarnoj fronti iza matične ciklone nastaje valna deformacija

- jedan dio fronte poprima karakteristike tople fronte - ponovno nastaju uvjeti za postanak novog frontalnog vala - prva faza razvoja nove ciklone

- nova ciklona = sekundarna ciklona; njezina je putanja nešto južnija (na sj. hemisferi) od putanje matične ciklone

- u daljnjem razvoju sekundarne ciklone mogu se zapadno od nje pojaviti isti uvjeti;

na polarnoj fronti mogu nastati nizovi od 3 do 5 ciklona; svaka iduća nešto je mlađa

po razvoju; po položaju nešto bliža ekvatoru

- iz svake mlađe ciklone polarni zrak prodire sve dublje na jug dok se konačno ne

“razlije” u suptropskom pojasu → transformacija u tropski zrak jakim zagrijavanjem

od podloge

- istodobno se tropski zrak (u toplom sektoru ciklona) proširi daleko na sjever →

transformacija tropskog zraka u polarni

- prijelaz jedne obitelji ciklona → izmjena zračnih masa između polarnog i umjerenog

i suptropskog i tropskog zraka

- nad Europu prosječno godišnje dolazi

60 - 65 obitelji ciklona na polarnoj

fronti

- nakon posljednje ciklone preko

prostora se razlije hladni zrak u kojem

nastaje prostrana hladna anticiklona

- sjeverna hemisfera: povezanost dugih

(Rossbyjevih) valova i mlazne struje,

obitelji ciklona i geografske raspodjele

kopna i mora - polarni zrak prodire na

jug preko kontinentskih masa

Sjeverne Amerike i Euroazije; tropski

zrak prodire na sjever uglavnom nad

oceanima i u području Sredozemnog

mora

Geografska raspodjela ciklogenetskih područja

- utvrđuje se brojem prolaza ciklona u određenom razdoblju na određenoj površini

- sjeverna hemisfera: čestina, dubina, pokretljivost i trajanje ciklona veće su zimi

nego ljeti (zimi je veći meridionalni gradijent temperature)

- ciklogeneza je koncentrirana nad oceanima a slabija je nad kontinentima - na

ciklogenezu nepovoljno djeluje prevelika hladnoća (nezaleđena mora zimi su

relativno toplija od kopna)

- na pojačanu ciklogenezu utječe kontakt tropskog zraka s juga i vrlo hladnog kontinenta – npr. nizinski dio Sj. Amerike do Newfoundlanda

- vrlo velik horizontalni gradijent temperature između vrlo hladnog grenlandskog pokrova, zaleđenog Arktika i sjeverne Kanade s jedne strane, i toplog sjevernog Atlantika s druge → velika frekvencija ciklona

- sjeverni Pacifik, između istočne Azije i sjeverne pacifičke obale Sj. Amerike → česta ciklogeneza

- Sredozemno more: temperaturni kontrast → pojačana ciklogeneza

Putanje (trajektorije) ciklona:

- velika praktična važnost: najveći dio padalina u umjerenim širinama donose ciklone

- putanja ciklone je put koji prijeđe centar ciklone od momenta postanka do momenta nestanka ciklone kao baričkog sustava

- ciklone se gibaju u određenim zonama

- korelacija geografske raspodjele putanja ciklona s raspodjelom frontalnih ploha

- ciklone najčešće nastaju između 300 i 700 na sj. hemisferi i 350 i 600 na južnoj

- ciklonska aktivnost jača je na južnoj nego na sj. hemisferi

- putanje ciklona ovise o raspodjeli

tlaka → ciklone zaobilaze

anticiklone i zato teže prodiru u

kopno zimi nego ljeti

- ako u nekom području postoji

more i kopno, ciklone će najčešće

nastaviti put preko mora

- ako se gibaju nad kopnom,

preferirat će putanje nad

prostranim ravnicama nego nad

planinama

- putanje ciklona zimi se spuštaju

prema ekvatoru a ljeti se povlače

prema polovima

- najveća razlika između zime i

ljeta: Sredozemlje i južni dio

pacifičke obale SAD

(ciklogenetska područja samo u

hladnom dijelu godine)

Odvojene ciklone ili hladne kaplje

- nastaju povećanjem amplitude

Rossbyjevih valova (mlazne struje) u

posljednjoj fazi obitelji ciklona, zbog

čega dolazi do raspadanja vala →

hladan zrak se odvoji od njegove

osnovne mase na sjeveru

- masa zraka koja je odvojena od

svog izvora = odvojena ciklona

(visinska ciklona) ili hladna kaplja

- izobare na visinskoj sinoptičkoj karti su

kružne a na prizemnoj karti nema

jasno određenog centra tlaka

- sporo premještanje, nebo je dugo

prekriveno oblacima; padaline

- nestaje zagrijavanjem podloge

- primjer: visinska ciklona nad JI Europom i prizemna sinoptička situacija

Orografske ili zavjetrinske

depresije

- nastaju kad neka zračna masa

naiđe na planinski lanac ili veliki

otok koji se pružaju više ili manje

okomito na zračnu struju; na

privjetrini zrak se zadržava,

zatim nastoji izbjeći barijeru ili

prijeći preko nje

- istodobno: pad tlaka u zavjetrini

→ orografska ili zavjetrinska

depresija

- u kasnijoj fazi razvoja obično

nastaje fronta a zavjetrinska

depresija prelazi u ciklonu

Cyclone track at the surface,

500 and 300 hPa

Genovska ciklona – povezana s alpskom orografskom depresijom

Termičke depresije

- termička depresija = polje niskog

tlaka u kojem nema frontalne

plohe

- nastaje samo u najtoplijem dijelu

godine iznad kontinenata, kao

posljedica diferenciranog

zagrijavanja dijelova kopna u

stabilnim vremenskim situacijama

- npr. ljeti iznad Sahare,

jugozapadne Azije, SZ dio

Indijskog poluotoka, Sjeverna

Amerika iznad Arizone, u Australiji

i južnoj Africi

- ako u zraku ima dovoljno vodene

pare može se razviti konvekcija

(kratkotrajne i slabe nepogode)

- ako u termičku depresiju naglo

prodre hladni zrak, može

nastati frontalna ploha;

termička depresija prelazi u

frontalni poremećaj (ciklona)

Tropske depresije

- teško se otkrivaju na sinoptičkoj

karti jer je horizontalni gradijent

temperature i tlaka malen

- praćene su vrlo razvijenim

sustavom oblaka

- količina kiše i smjer vjetra - jedini

indikatori prema kojima se može

utvrditi njihovo postojanje

- genetski su povezane s

intertropskom konvergencijom (ITF,

termički ekvator)

- sjeverna Afrika: konvergencija

vrućeg i suhog SI pasata s jedne

strane, i vlažnog i svježijeg JZ vjetra

s Atlantika te vlažnog istočnog

vjetra s Indijskog oceana

- intenzivnije padaline: južno od ITC

(300 - 400 km)

- monsunska Azija (Bengalski

zaljev): pritjecanje vlažnih

zračnih masa s juga prema

ITC i tropskim depresijama

(ljetni monsun); vjetar je jači

jer je manje trenje s podlogom

- u depresijama se izdiže sav

zrak → goleme količine kiše

(poplave u monsunskoj Aziji)

Tropical Depression on Sept. 28 at 1425 UTC (10:25 a.m. EDT) as it strengthening into a

depression (bottom center) in the western Caribbean. The large area of clouds that stretch

along the U.S. east coast are associated with an elongated area of low pressure.

Istočni valovi ili valovi u pasatima

- poremećaji koji nastaju u tropima i to

nad prostranim oceanima, s

dominantnim istočnim strujanjem;

velika valna duljina, mala amplituda

- često prelaze u tropske poremećaje

→ razvoj tropskih depresija, oluja ili

tropskih ciklona (harikeni, tajfuni i dr.)

- brzo se gibaju od istoka prema

zapadu; iza doline istočnog vala

nastaje konvergentno polje strujanja s

jakom naoblakom i kišom

- u određenim uvjetima može se razviti

zatvorena ciklonska cirkulacija →

formiranje vrtložnih sustava →

pojačano strujanje → nastanak

tropskog ciklona (hariken)

Tropski cikloni

- najintenzivnije nepogode na Zemlji

- u prosjeku relativno mali (radijus do

1000 km) a kao sustavi oštro su

definirani

- vrtložni sustavi u kojima vjetar puše

jačinom >= 12 bofora

- karakteristike: nagli pad tlaka od

periferije prema centru; izobare su

pravilne; spiralno strujanje vjetra prema

središtu; brzina vjetra raste od periferije

prema centru → golemi i snažni vrtlozi

- prosječna dnevna brzina kretanja: 16 - 24 km; trajanje: u prosjeku 6 dana (nekad i do 2 tjedna)

- količina kiše opada prema periferiji

- središnji dio ciklona (“oko”): silazno strujanje, adijabatičko zagrijavanje → kidanje naoblake i slabljenje vjetra

Cyclone Catarina, a rare South Atlantic tropical cyclone viewed

from the International Space Station on March 26, 2004

- češći su na sjevernoj hemisferi - prosječno godišnje 50 tropskih ciklona

- nastaju daleko na oceanima, iznad toplog mora (temp. viša od 270C); ako dođu nad topliju vodu još se više produbljuju

- korelacija s temperaturom morske vode - malo ih je tamo gdje postoje hladne morske struje

- od zapadne Afrike prema Karipskom moru i Meksičkom zaljevu; od pacifičke obale srednje Amerike do Indonezije, Kine, Japana i Australije; tropski dio Indijskog oceana

- rijetko zalaze dublje u kopno (zbog manje količine vodene pare i većeg trenja)

- tropski cikloni migriraju na sjever i jug zajedno sa ITC

- JI Azija: dio svijeta s najvećim brojem tropskih ciklona (tajfuna); postoji izrazit

godišnji hod njihove pojave - 89% pojavljuje se od lipnja do prosinca (maksimum

u kolovozu); čestina tajfuna podudara se sa srednjim položajem ITC

- kopno “odbija” tajfune, vrlo malo ih prodire dublje u kopno; do obale ih dođe

dovoljno da se njihov utjecaj opazi u godišnjem hodu padalina

- ovisnost lokacije ITC i tropskih ciklona o temperaturi mora

- putanje tropskih ciklona zimi se povlače prema ekvatoru, zajedno sa ITC

Three different typhoons were spinning

over the western Pacific Ocean on

August 7, 2006.

The strongest of the three, Typhoon

Saomai (lower right), formed in the

western Pacific on August 4, 2006, as a

tropical depression.

Within a day, it had become organized

enough to be classified as a tropical

storm. While Saomai was strengthening

into a storm, another tropical depression

formed a few hundred kilometers to the

north, and by August 6, it became

tropical storm Maria (upper right).

Typhoon Bopha (left) formed just as

Maria reached storm status and became

a storm itself on August 7.

This map shows the tracks of all Tropical cyclones in the Northwest Pacific Ocean from 1980.

to 2005. The points show the locations of the storms at six-hourly intervals and use the color

scheme shown above from Saffir-Simpson Hurricane Scale.

Hurricane Katrina, 28 August 2005

Storm path

New Orleans, Louisiana in the aftermath of

Hurricane Katrina (2005:08:29 17:24:22), showing

Interstate 10 at West End Boulevard, looking

towards Lake Pontchartrain.