Čitaonica | Meteorologija

Atmosferske baričke tvorevine

15.08.2010. | Đurđica Marković

Dva pojma koja se najčešće susreću u “meteorološkim” razgovorima su ciklona i anticiklona. Među laicima, ciklona i anticiklona se povezuju s “ružnim” i “lijepim” vremenom. No, tip vremena je vezan uz atmosferske fronte. A što su onda ciklona i anticiklona?

 Nastanak i život baričkih tvorevina

 Nastanak baričkih tvorevina je usko vezan uz tzv. zračne mase. Zrak je vrlo inertna tvar koja vrlo sporo poprima svoja svojstva, ali ih isto tako sporo i mijenja. Tako na primjer, određeni volumen zraka koji stoji nekoliko dana nad sjevernim Atlantikom, postat će vlažan i u prizemlju će imati temperaturu površine oceana – zimi nisku, ljeti nešto višu, dok će određeni volumen zraka koji stoji nekoliko dana iznad Sahare postati vruć i suh, a ako stoji iznad pola, hladan i suh. Takav volumen zraka, koji može imati razmjere od nekoliko tisuća kilometara, naziva se zračna masa.
Granicu između dviju zračnih masa nazivamo  atmosferska fronta. Ukoliko se zračne mase ne pomiču, tada njihovi granicu nazivamo stacionarna atmosferska fronta, Sl.1a). No dodirna ploha dviju zračnih masa različite temperature je u termodinamičkom smislu područje povišene energije. Naime, u ovom slučaju imamo klasičan primjer “toplinskog stroja”, kakav su i benzinski ili parni stroj. Hladni spremnik predstavlja hladna, a topli topla zračna masa. Kako svaki sustav u našem svemiru nastoji doći u stanje sa što manjom energijom, to će i atmosfera nastojati smanjiti količinu toplinske energije u području fronte. Zakon o očuvanju energije govori kako energija ne može nestati niti nastati iz ničega, već jedino mijenjati svoj oblik i položaj. Sukladno tome, atmosfera može višak toplinske energije samo pretvoriti u neki drugi oblik, na primjer mehaničku ili neku drugu energiju. Njen krajnji cilj je zapravo poništiti temperaturnu razliku zračnih masa, a to će najjednostavnije napraviti tako da ih “promiješa”. U tom smislu, na stacionarnoj fronti prvo nastaje jedan valni poremećaj, začetak onoga što će ubrzo postati ciklona, Sl.1b): hladna zračna masa počinje nadirati nad područje tople zračne mase i obrnuto. Granicu zračnih masa gdje hladni zrak zauzima područje toplog zraka naziva se hladna atmosferska fronta, a gdje topli zrak zauzima područje hladnog, topla atmosferska fronta. Na cijelom tom području dolazi do pada atmosferskog tlaka, uz najveći pad na samom brijegu vala. To područje sniženog tlaka nazivamo ciklona, Sl.1c). Pad tlaka u središtu ciklone uzrokuje tzv gradijentnu silu koja nastoji ubrzati zrak iz rubnog područja prema centru. Međutim, čim zrak krene prema centru, zbog Zemljine rotacije javlja se Coriolisova sila (zapravo pseudosila), koja na našoj hemisferi skreće vjetar udesno (na južnoj polutci ulijevo (tamo se ciklone “vrte” u smjeru kazaljke na satu). Kada se gradijentna i Coriolisova sila uravnoteže, uspostavlja se gotovo kružno jednoliko gibanje zraka oko centra ciklone. Takvo strujanje zraka naziva se geostrofički vjetar.

Jedan dio toplinske energije troši se na održavanje geostrofičkog vjetra, odnosno kruženje zraka u cikloni, a drugi na ostale procese. Toplinski stroj je u punom pogonu, a količina i brzina pretvorbe toplinske u mehaničku i ostale vidove energije ovisi o mnogim činiocima: o početnim fizikalnim svojstvima zračnih masa, o podlozi preko koje se ciklona kreće, o fizikalnom stanju okolne atmosfere….

Ciklone se na sjevernoj hemisferi kreću u pravilu od zapada prema istoku, no moguća su i odstupanja od pravila. Posebice su, u prognostičkom smislu, interesantni slučajevi kada ciklona na svom putu stane i krene unazad, ponovno prema zapadu. Takvo gibanje se zove retrogradno. Praćenje kretanja ciklona je pokazalo kako one zimi putuju nešto južnije, dok se ljeti njihove putanje nalaze sjevernije, te da postoje i određene “staze” kojima ciklone najčešće putuju. Tako na primjer, “Genovska ciklona” može krenuti ili zapadnom obalom Italije, ili se dolinom rijeke Po prebaciti na Jadran te putovati duž njega, ili se prebaciti preko Gorskog kotara ili Like prema Slavoniji te tamo produljiti preko Mađarske…

Ciklone prosječno žive 5 do 7 dana, ali je moguće da se ciklona na svom putu “obnovi” pa traje i dulje. Raspad ciklone započinje kada hladna fronta počinje dostizati toplu, te hladni zrak u prizemlju potiskuje topli u visinu. Time se zapravo stvara termodinamički stabilna situacija s jezerom toplijeg zraka u visini. Takav tip atmosferske fronte nazivamo okludirana fronta ili fronta okluzije, a ciklonu okludirana ili stara ciklona, Sl.1d).

Anticiklone su područja povišenog zračnog tlaka između ciklona i u pravilu termodinamički stabilne. Kako je gradijentna sila u anticiklonama usmjerena od središta prema rubovima, to Coriolisova sila na sjevernoj hemisferi usmjerava geostrofičko strujanje u smjeru kazaljke na satu. Vertikalna strujanja su općenito silazna što otežava stvaranje oblaka, izuzev dnevnog razvoja naoblake lijepog vremena – stratokumulusa  (Sc) i kimulusa (Cu). Ako je anticiklona nastala na mjestu raspadnute okludirane ciklone, tada će zbog povećane vlažnosti zraka te temperaturnih inverzija u njoj vrijeme biti “mlječno” uz smanjenu vidljivost te jutarnje magle. Kako se topli zrak spušta prema tlu inverzije nestaju, nebo postaje “plavlje”, vidljivost veća, a jutarnje magle sve kraće i rjeđe. Zadnjeg dana anticiklone, kada je topli zrak dosegnuo tlo, vidljivost će biti maksimalna, udaljeni objekti i objekti na obzoru vrlo jasni, a nebo “kristalno” plavo. No, tlak je već počeo padati….

Pri dinamičnim procesima u atmosferi mogu nastati tvorevine kao atmosferska dolina kojom se proteže fronta ili greben kao usko područje povišenog tlaka između dviju dolina ili ciklona. Grebeni načelno uzrokuju prolaznu stabilizaciju vremena ili prerastu u pravu anticiklonu.

 Da ponovimo: 

–       CIKLONA je područje sniženog atmosferskog tlaka u odnosu na okolinu,

–       ANTICIKLONA je područje povišenog atmosferskog tlaka u odnosu na okolinu,

–       I kod jednog i kod drugog postoji izražena prostorna promjena atmosferskog tlaka.

Uz ciklonu i anticiklonu, kao baričke tvorevine, postoje još tri pojma vezana uz atmosferski tlak: 

–       DOLINA je usko izduženo područje sniženog tlaka omeđeno područjima povišenog tlaka,

–       GREBEN je usko izduženo područje povišenog tlaka omeđeno područjima sniženog tlaka,

–       POLJE IZJEDNAČENOG TLAKA je veće područje u kojem nema značajnije prostorne promjene atmosferskog tlaka.