Рис. 88. Зональное распределение давления и переносов воздуха в верхней тропосфере и в нижней стратосфере (схема). Справа - направление барических градиентов вдоль меридиана в соответствующих зонах.
Поскольку атмосфера находится в постоянном движении, то распределение давления в атмосфере и определяемые им системы ветров все время меняются. Анализ атмосферных движений позволяет выделить следующие характерные масштабы движений.
1. Микрометеорологический масштаб, характеризующийся колебаниями температуры, давления и ветра с периодами от долей секунды до минут. Максимум этих колебаний приходится на периоды около минуты, а размеры турбулентных неоднородностей - около 600 м.
2. Масштаб конвективных облаков с горизонтальными размерами порядка 1-10 км и временем существования от десятка минут до одного - двух часов.
3. Мезометеорологический масштаб отражает изменения метеорологических величин, вызванные местными циркуляционными процессами (бризы, смерчи и др.), характерные горизонтальные размеры которых составляют 10-100 км, а продолжительность во времени - от нескольких часов до полусуток.
4. Макрометеорологический (синоптический) масштаб - горизонтальные размеры 1000-3000 км, время существования - 1-7 дней. Движения этого масштаба определяют основные изменения погоды вследствие возникновения, развития, перемещения и разрушения огромных атмосферных возмущений (атмосферных фронтов, циклонов, антициклонов и др.).
5. Глобальный масштаб, описывающий ультрадлинные волны в атмосфере. Характерные пространственные размеры движений этого масштаба 10000-40000 км, а характерный период времени - около двух недель. В каждый конкретный момент времени в атмосфере существуют движения всех масштабов, причем крупномасштабные движения включают в себя более мелкие, что определяет чрезвычайную сложность атмосферной циркуляции.
Общей циркуляцией атмосферы называют систему крупномасштабных воздушных течений над Земным шаром, т. е. таких течений, которые по своим размерам соизмеримы с большими частями материков и океанов. От общей циркуляции атмосферы отличают местные циркуляции, такие, как бризы на побережьях морей, горно-долинные ветры, ледниковые ветры и др. Эти местные циркуляции налагаются на течения общей циркуляции.
Разнообразие проявлений общей циркуляции атмосферы зависит от того, что в атмосфере постоянно возникают огромные волны и вихри, по-разному развивающиеся и по-разному перемещающиеся. Это образование атмосферных возмущений - циклонов и антициклонов - является самой характерной чертой общей циркуляции атмосферы.
Однако в общей циркуляции атмосферы, при всем разнообразии ее непрерывных изменений, можно подметить и некоторые устойчивые особенности, повторяющиеся из года в год. Такие особенности лучше всего выявляются с помощью статистического осреднения, при котором ежедневные возмущения циркуляции более или менее сглаживаются.
Течения общей циркуляции в большей части атмосферы являются квазигеострофическими. Это значит, что они достаточно приближаются к геострофическому ветру, т. е. малокриволинейны, мало подвержены трению и связаны с распределением давления таким образом, что направлены почти по изобарам. Только в слое трения течения существенно отличаются от геострофического ветра и значительно отклоняются от изобар.
Конечно, строго геострофическими течения не будут и над слоем трения; как правило, они и там имеют ускорения и направлены не строго по изобарам, отчего зависят изменения барического поля. Но все же в свободной атмосфере отклонения течений общей циркуляции от геострофического ветра невелики, почему и можно называть эти течения квазигеострофическими.
Условие квазигеострофичности не выполняется также на экваторе и вблизи него как у земной поверхности, так и в свободной атмосфере; отклоняющая сила вращения Земли здесь равна нулю или ничтожно мала и не может уравновешивать силу барического градиента.
Наиболее устойчивая особенность в распределении как ветра, так и связанного с ним атмосферного давления над Земным шаром - зональность этого распределения.
Причина этой зональности - зональность в распределении температуры, а также и некоторые особенности самого механизма общей циркуляции атмосферы.
Зональность циркуляции проявляется в преобладании меридиональных барических градиентов над широтными, а стало быть, и в преобладании широтных составляющих ветра (восточной или западной) над меридиональными составляющими. При этом составляющая того или другого направления (западная или восточная) преобладает одновременно или постоянно в значительной по широте зоне Земного шара.
Меридиональные составляющие переноса воздуха в общей циркуляции атмосферы, при меньшей величине по сравнению с зональными, имеют очень большое значение. Именно они обусловливают обмен воздуха между различными широтами Земли.
В каждом циклоне создается перенос воздуха к высоким широтам в передней части и к низким широтам в тыловой части; в антициклонах обратно. Отсюда следует, что в каждый данный момент на одном и том же уровне под одними меридианами господствуют меридиональные составляющие, направленные к северу, а под другими, соседними, - направленные к югу.
Зональность в распределении давления и ветра яснее и проще не у земной поверхности, а в верхней тропосфере и в стратосфере.
Как нам уже известно, высокое давление здесь более или менее близко совпадает с высокой температурой, а низкое давление - с низкой температурой. Поскольку температура в тропосфере в среднем падает от низких широт к высоким, то и меридиональный барический градиент направлен, начиная с высоты 4-5 км, также из низких широт в высокие.
Геострофический ветер при таком градиенте должен быть направлен с запада на восток. Так будет в обоих полушариях: в северном градиент будет направлен к северу, а ветер, отклоняясь от него на прямой угол вправо, - с запада на восток; в южном полушарии градиент будет направлен к югу, а ветер, отклоняясь от него влево, - опять-таки с запада на восток. Это относится не только к геострофическому ветру, но, с достаточной точностью, и к действительному ветру, поскольку он является квазигеострофическим.
Таким образом, в верхней тропосфере и в нижней стратосфере мы имеем западный перенос воздуха вокруг полюса, где давление наиболее низкое - своего рода планетарный циклонический вихрь над каждым из полушарий. Исключением являются самые низкие широты.
В сравнительно узкой зоне вблизи экватора, барический градиент в верхней тропосфере будет направлен к экватору. Это значит, что в верхней тропосфере и в нижней стратосфере здесь господствует восточный перенос.
У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления и ветра сложнее, чем в вышележащих слоях.
Имеется зона с пониженным давлением по обе стороны экватора. Параллель с самым низким давлением приходится в январе на 5-10° ю. ш., а в июле - на 15° с. ш. Это - зона экваториальной депрессии, распространяющаяся больше на то полушарие, в котором в данном месяце лето. В направлении к высоким широтам от этой зоны давление в каждом полушарии растет, и максимальные значения давления мы находим в январе под 30-32° северной и южной широты, а в июле - под 33-37° с. ш. и 26-30° ю. ш. Это - две субтропические зоны повышенного давления.
От субтропиков к еще более высоким широтам давление падает, особенно сильно в южном полушарии. Под 75-65° с. ш. и под 60-65° ю. ш. наблюдается минимальное давление в двух субполярных зонах низкого давления, а еще дальше в направлении к полюсам давление снова растет.
Итак, зональность в распределении давления в нижней тропосфере сложнее, чем в распределении температуры. Температура у земной поверхности непрерывно падает от низких широт к высоким. Давление же от экваториальной зоны сначала растет к субтропикам, затем падает к субполярным широтам и снова растет к полюсам.
При этом меридиональный барический градиент направлен от субтропиков к экватору, от субтропиков же к субполярным широтам и от полюса к субполярным широтам; направление барического градиента, таким образом, несколько раз меняется вдоль меридиана (рис. 91). С этим согласуется и зональное распределение ветра, о чем будет сказано ниже.
Средняя величина атмосферного давления на уровне моря для всего Земного шара, определенная из многолетних средних карт, близка к 1013 мб (760 мм рт. ст.), а на уровне местности (учитывая возвышение материков над уровнем моря) - к 982 мб (740 мм рт. ст.).
Из рисунка видно, что средняя величина давления над каждым полушарием понижается от зимнего полугодия к летнему. Но атмосферное давление равно весу столба воздуха и, следовательно, пропорционально массе воздуха. Это значит, что из того полушария, в котором в данное время лето, какая-то масса воздуха оттекла в то полушарие, в котором в это время зима. Следовательно, происходит сезонный обмен воздуха между полушариями.
За год из северного полушария в южное и обратно переносится 1013 т воздуха. Это 1/500 часть всей массы атмосферы.
Постоянное расчленение барического поля Земли на циклоны и антициклоны приводит к тому, что и воздух тропосферы всегда расчленяется на воздушные массы, разделенные фронтами. Многолетние средние положения главных фронтов в разные сезоны будем называть климатологическими фронтами.
В действительности положение и число фронтов могут резко отличаться от многолетнего среднего распределения. Фронты возникают, перемещаются и размываются в связи с циклонической деятельностью. Но сейчас следует рассмотреть среднее положение фронтов, важное для понимания распределения на Земле климатических условий.
В январе в северном полушарии на средней карте обнаруживаются два арктических фронта: один - на севере Атлантического океана и на севере Евразии, другой - на севере Североамериканского материка и над архипелагом арктического сектора Америки.
В более низких широтах, между 30 и 50° с. ш., обнаруживается цепь полярных фронтов, отделяющих области преобладания полярного воздуха (воздуха умеренных широт) от областей преобладания тропического воздуха. Полярные фронты проходят: над Атлантическим океаном; над Средиземным морем; над Тихим океаном; над югом США.
Аналогично в южном полушарии обнаруживаются антарктические фронты, окружающие материк Антарктиды, и четыре полярных фронта под 40-50° ю. ш. над океанами.
Внутри тропиков обнаруживаются тропические фронты, которые на климатологических картах сливаются или почти сливаются в один общий фронт.
В июле арктические и антарктические фронты занимают положения, близкие к январским. Полярные фронты в северном полушарии несколько смещены к северу в сравнении с январем. Полярные фронты над южным полушарием несколько смещены к экватору. Наконец, тропические фронты в июле смещены в северное полушарие. Они также объединяются на средней карте в один общий фронт.
Таким образом, от января к июлю все климатологические фронты более или менее смещаются к северу, а от июля к январю - к югу.
Пассаты - это устойчивые в общем восточные ветры умеренной скорости (в среднем 5-8 м/сек у земной поверхности), дующие в каждом полушарии на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления. Однако субтропические зоны даже на средних картах (а тем более на картах ежедневных) распадаются на отдельные антициклоны. Таким образом, пассаты - это ветры в обращенных к экватору частях субтропических антициклонов.
Субтропические антициклоны вытянуты по широте. Поэтому на их обращенной к экватору периферии изобары проходят параллельно широтным кругам, и, следовательно, пассаты над уровнем трения должны иметь восточное направление. Однако на востоке каждого антициклона к восточной составляющей ветра присоединяется еще направленная к экватору составляющая, а на западе - составляющая, направленная от экватора. В общем же меридиональные составляющие в пассатном переносе малы по сравнению с восточной составляющей.
Распределение давления меняется в тропиках день ото дня мало. Поэтому пассаты обладают большой устойчивостью направления. Но все же, поскольку субтропические антициклоны день ото дня перемещаются, направления пассатных ветров также в общем подвержены некоторым изменениям.
В нижнем слое пассатов воздух вследствие влияния трения течет с составляющей, направленной к экватору. На восточной периферии каждого субтропического антициклона эта составляющая, направленная к экватору, значительно усиливается уже независимо от трения. Поэтому, двигаясь на все более теплую поверхность моря, пассатное течение в нижних слоях приобретает неустойчивость стратификации. Устанавливаются большие вертикальные градиенты температуры, часто превышающие сухоадиабатический в нижних сотнях метров, и развивается оживленная конвекция образованием кучевых облаков.
Но конвекция не достигает больших высот. Уже на высотах порядка 1200-2000 м в области пассатов обнаруживается задерживающий слой в несколько сотен метров толщиною с инверсией температуры или, по крайней мере, с уменьшением вертикального градиента температуры. Инверсия и задерживает развитие конвекции на сравнительно низком уровне. Облака не получают большого вертикального развития, нередко принимают характер слоисто-кучевых и, во всяком случае, не достигают уровня оледенения. Поэтому из облаков или вовсе не выпадает осадков, или выпадают незначительные кратковременные дожди.
Там, где пассаты простираются не на всю тропосферу, ветры над ними имеют преобладающее западное направление.
Западные ветры над пассатами носят название антипассатов. Антипассаты - вообще западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях. Меридиональные составляющие в них малы и могут быть различны по направлению. Однако преобладают все же составляющие, направленные от экватора к высоким широтам.
Пассаты обоих полушарий разделены переходной зоной с неравномерными, часто слабыми ветрами. В этой зоне в общем наблюдается сходимость воздушных течений, почему она и называется внутритропической зоной конвергенции. Вследствие сходимости ветра конвекция в этой зоне резко усилена и развивается до больших высот по сравнению с зонами пассатов. Сильные восходящие движения прорывают и размывают здесь пассатную инверсию. Облака превращаются в мощные кучевые и кучево-дождевые, и из последних выпадают обильные осадки ливневого характера.
В некоторых областях Земли перенос воздуха в нижней половине тропосферы носит название муссонов. Муссоны - это устойчивые сезонные режимы воздушных течений с резким изменением преобладающего направления ветра от зимы к лету и от лета к зиме. В каждом месте области муссонов в течение каждого из двух основных сезонов существует режим ветра с резко выраженным преобладанием одного направления над другими. При этом в другом сезоне преобладающее направление ветра будет противоположным или близким к противоположному. Таким образом, в каждой мус-сонной области есть зимний муссон и летний муссон с взаимно противоположными или, по крайней мере, с резко различными преобладающими направлениями.
В случае муссонов, как и в случае пассатов, устойчивость распределения вовсе не означает, что в течение сезона над данным районом удерживается один и тот же антициклон или одна и та же депрессия. Муссоны наблюдаются в тех районах, где циклоны и антициклоны обладают достаточной устойчивостью и резким сезонным преобладанием одних над другими.
Особенно резко выраженные и устойчивые муссоны наблюдаются в тропических широтах.
Основную причину тропических муссонов можно видеть в различном нагревании полушарий в течение года. Если по обе стороны от экватора находится океан, то указанные сезонные смещения зон давления невелики и муссоны не получают особого развития. Но, например, над материком Африки распределение давления меняется от января к июлю сильно. В связи с этим направление барических градиентов над тропической Африкой от сезона к сезону резко меняется в широкой полосе, что и является здесь причиной муссонов.
Атмосферные возмущения возникают и внутри тропиков. По большей части это слабые тропические депрессии во внутритропической зоне конвергенции. Перемещаются эти тропические депрессии медленно, преимущественно с востока на запад, в общем направлении переноса воздуха внутри тропиков.
В некоторых редких случаях (примерно в одном из десяти) тропические возмущения усиливаются настолько, что сила ветра в них достигает 20 м/сек и более. Диаметр такого возмущения - порядка нескольких сотен километров. Эти жестокие возмущения со штормовыми или ураганными ветрами носят название тропических циклонов; в зависимости от силы ветра их называют тропическими штормами (скорость ветра 18-33 м/сек) или тропическими ураганами (скорость ветра более 33 м/сек). Районы их возникновения лежат между 20 и 5° широты в каждом полушарии.
Тропический циклон сначала перемещается в общем с востока на запад, т. е. в направлении общего переноса в тропической зоне. При этом он отклоняется к высоким широтам, т. е., например, в северном полушарии движется к северо-западу.
Вполне сформировавшийся тропический циклон представляет собой округлую, слегка растянутую область пониженного давления диаметром в несколько сотен километров (до 1000 км). Вследствие малой площади и большой глубины циклона барические градиенты и скорости ветра в нем очень велики: максимальные градиенты доходят до 15 мб на градус. Скорости ветра достигают 30-50 м/сек. Наблюдались скорости до 65 м/сек, но они могут быть и больше; отдельные же порывы доходят до 100 м/сек.
Облачность в тропическом циклоне представляет собой почти сплошное гигантское грозовое облако; выпадают сильные ливневые осадки; грозовые явления достигают большой интенсивности. В самом центре циклона обычно находится небольшая зона (десятки километров в диаметре), свободная от мощных облаков и со слабыми ветрами, - так называемый глаз бури, или глаз циклона. Сильные восходящие движения, господствующие в большей части тропического циклона, уступают в этой области место нисходящему движению воздуха.
При своем продвижении тропический циклон вызывает сильнейшее волнение в море, угрожающее катастрофой мелким судам, а то и большим Плоские берега, вблизи которых он проходит, иногда затапливаются гигантскими волнами, до 10-15 м высотою, что приводило к огромным разрушениям и человеческим жертвам (1 января 1876 г. погибло 250 тысяч человек).
Задевая сушу, тропический циклон может привести к опустошению многочисленных селений и целых городов ураганными ветрами и наводнениями, как это бывает, например, во Флориде и часто случается в Южной Японии.
Выше сказано, что во внетропических широтах преобладает западный перенос воздуха, особенно хорошо выраженный в верхней тропосфере. Од-нако воздушные течения меняются в этих широтах часто и быстро в связи с циклонической деятельностью.
Основной особенностью атмосферной циркуляции во внетропических и особенно в средних широтах является именно интенсивная циклоническая деятельность. Циклонической деятельностью называют постоянное возник-новение, развитие и перемещение в атмосфере внетропических широт круп-номасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением - циклонов и антициклонов.
В течение года во внетропических широтах каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Размеры внетропических циклонов весьма значительны. Хорошо развитый циклон может иметь в поперечнике 2-3 тыс. км. Это значит, что он может одновременно покрывать несколько западноевропейских стран и определять режим погоды на этой огромной территории.
Вертикальное распространение циклона меняется по мере его развития. В первое время циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы. В передней части циклона, с притоком воздуха из низких широт, температуры повышены; в тыловой, с притоком воздуха из высоких широт, напротив, понижены.
Но при последующем развитии циклон становится высоким. При этом температура воздуха в циклоне в общем понижается, а температурный контраст между передней и тыловой частью более или менее сглаживается. Возможно и проникновение циклона в стратосферу.
Тропопауза над хорошо развитым циклоном прогнута вниз в виде воронки. Температура нижней стратосферы над циклоном при этом повышена.
Температурные контрасты в области циклона объясняются тем, что циклон возникает и развивается на главном фронте (полярном или арктическом) между воздушными массами разной температуры. В циклоническую циркуляцию втягиваются обе эти массы.
В дальнейшем развитии циклона теплый воздух оттесняется в верхнюю часть тропосферы и сам подвергается там радиационному выхолаживанию. Горизонтальное распределение температуры в циклоне становится более равномерным, и циклон начинает затухать.
Давление в центре циклона (глубина циклона) в начале его развития, конечно, ненамного отличается от среднего: это может быть, например, 1000-1010 мб. Однако в особенно глубоких циклонах давление понижается до 960-950 мб.
Вместе с углублением циклона растут и занимаемая им площадь, и барические градиенты, и скорости ветра в нем. Ветры в глубоких циклонах сильные и иногда достигают штормовых скоростей на больших территориях. Жизнь циклона продолжается вообще несколько суток. В первой половине своего существования циклон углубляется, во второй - заполняется и, наконец, исчезает вовсе (затухает). В некоторых случаях существование циклона оказывается длительным, особенно если он объединяется с другими циклонами, образуя одну общую глубокую, обширную и малоподвижную область низкого давления, так называемый центральный циклон.
Циклоны всегда перемещаются. Под перемещением мы подразумеваем перемещение циклона как целого, независимо от дующих в нем ветров, которые в разных частях циклона имеют разные скорости и направления. Перемещение циклона как единой системы характеризуется перемещением его центра.
Циклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере (говорят еще: в направлении ведущего потока). Такой общий перенос воздуха чаще всего происходит с запада на восток. Поэтому и циклоны чаще всего перемещаются от западной половины горизонта к восточной.
Но бывает и так, что циклоны перемещаются с большой составляющей к югу или к северу. В редких случаях направление ведущего потока бывает даже восточным; тогда и циклон перемещается аномально, с востока на запад.
Но в среднем циклоны движутся с запада на восток с составляющей, направленной к высоким широтам. Поэтому наиболее глубокие циклоны наблюдаются, как сказано выше, в субполярных широтах: в северном полушарии - на севере Атлантического и Тихого океанов, в южном полушарии - вблизи материка Антарктиды.
Скорость перемещения циклона в среднем она имеет порядок величины 30-40 км/час. В отдельных случаях она может быть до 80 км/час и более. В поздней стадии жизни циклона, когда он уже заполняется, скорость перемещения уменьшается.
При прохождении циклона усиливается ветер и меняется его направление. В передней (восточной) части циклона наблюдаются ветры с южной составляющей, в тыловой (западной) части - с северной составляющей. С этим связаны и колебания температуры при прохождении циклона.
Наконец, циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, восходящего скольжения, выпадающие из облаков теплого фронта. В тыловой части осадки ливневые, из кучево-дождевых облаков, свойственные холодному фронту. В южной части циклона иногда наблюдаются моросящие осадки теплой воздушной массы.
Приближение циклона часто можно заметить по падению давления и по первым облакам, появляющимся на западном горизонте. Это фронтальные перистые облака, движущиеся параллельными полосами. На взгляд, вследствие перспективы эти полосы кажутся расходящимися от горизонта. За ними идут перисто-слоистые облака, затем более плотные высоко-слоистые и, наконец, слоисто-дождевые с сопровождающими их разорванно-дождевыми. Потом, в тылу циклона, давление растет, а облачность принимает быстро меняющийся характер: кучевые и кучево-дождевые облака часто сменяются прояснениями.
Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же; но в поздней стадии развития антициклоны еще чаще, чем циклоны, принимают малоподвижное состояние и могут сохраняться в нем по много дней. Направление движения также в основном определяется направлением ведущего потока. Однако, в отличие от циклонов, в перемещении антициклонов преобладает составляющая, направленная к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических и тропических широтах. Зимой также происходит преимущественное развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.
В антициклонах фронтов нет, а существует общая тенденция к нисходящему движению воздуха, связанная с вытеканием его от периферии к центру. По мере развития антициклона мощные слои воздуха в нем медленно "оседают", что приводит к их динамическому нагреванию и возникновению инверсий температуры. В связи с этим воздух удаляется от насыщения, и погода в антициклонах преобладает малооблачная и сухая. Только в нижних слоях в холодное время суток и года возможно образование туманов и низких слоистых облаков, связанных с охлаждением от земной поверхности. Мощных облачных систем фронтального происхождения с выпадением обложных осадков в антициклонах не бывает.
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.
Этот процесс можно рассматривать как возникновение на поверхности главного фронта огромных волн, с длинами порядка 1000 км и более. На главном фронте, протяжением в несколько тысяч километров, возникает обычно несколько волн, перемещающихся по фронту чаще всего с запада на восток.
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. 105). 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 - 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 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.
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 - центральный циклон. 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.
При развитии циклонов скорости ветра в них возрастают; следовательно, выделяется большое количество кинетической энергии. Откуда берется эта энергия?
Лишь отчасти это та кинетическая энергия, которую воздушные течения имели еще до циклонообразования. В большей мере кинетическая энергия циклона возникает заново за счет потенциальной энергии положения воздушных масс, разделяемых фронтом, на котором происходит циклонообразование.
Можно сказать, что основным условием прироста кинетической энергии циклона является температурный контраст воздушных масс на фронте: именно он определяет потенциальную энергию системы двух воздушных масс в циклоне.
Там, где распределение давления в течение сезона обладает достаточной устойчивостью и где оно резко меняется от сезона к сезону, сходные изменения должны происходить и в режиме ветра. В одном сезоне ветры определенного направления будут преобладать над ветрами всех других направлений. В противоположном сезоне преобладающее направление сменится на противоположное или близкое к противоположному. Такой режим ветра и называется внетропическими муссонами; в основном они сходны с описанными выше тропическими муссонами.
Внетропические муссоны особенно хорошо выражены на востоке России и северо-востоке Китая и над прилегающими морями. Зимою над Восточной Азией воздушные течения имеют в это время преимущественное направление с севера или северо-запада в соответствии с барическим полем. Это - зимний муссон.
Летом над Азией преобладает пониженное давление, а над прилегающими морями давление повышено; отсюда устанавливается преобладание над Дальним Востоком южных и юго-восточных течений с моря - летнего муссона.
Если зимний муссон имеет составляющую с суши на море, он связан с холодной сухой погодой в полосе, охваченной муссонной циркуляцией. Если летний муссон направлен с моря на сушу, он связан с понижением температуры и значительными осадками в муссонном районе.