Атмосферные фронты. Атмосферные вихри: циклоны и антициклоны - КЛИМАТ

Цели: сформировать представление об атмосферных вихрях, фронтах; показать связь между сменой погоды и процессами в атмосфере; познакомить с причинами образования циклонов, антициклонов.

Оборудование: карты России (физическая, климатическая), демонстрационные таблицы «Атмосферные фронты» и «Атмосферные вихри», карточки с баллами.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка домашнего задания

1. Фронтальный опрос

— Что такое воздушные массы? (Крупные объемы воздуха, отличающиеся по своим свойствам: температуре, влажности и прозрачности.)

— Воздушные массы делятся на типы. Назовите их, чем они отличаются? (Примерный ответ. Над Арктикой формируется арктический воздух — всегда холодный и сухой, прозрачный, т. к в Арктике нет пыли. Над большей частью России в умеренных широтах формируется умеренная воздушная масса — зимой холодная, а летом теплая. В Россию летом приходят тропические воздушные массы, которые формируются над пустынями Средней Азии и приносят жаркую и сухую погоду с температурой воздуха до 40 °С.)

— Что такое трансформация воздушных масс? (Примерный ответ. Изменение свойств воздушных масс при их передвижении над территорией России. Например, морской умеренный воздух, приходящий с Атлантического океана, теряет влагу, летом прогревается и становится континентальным — теплым и сухим. Зимой морской умеренный воздух теряет влагу, но охлаждается и становится сухим и холодным.)

— Какой океан и почему оказывает большее влияние на климат России? (Примерный ответ. Атлантический. Во-первых, большая часть России находится в господствующем западном переносе ветров, во-вторых, препятствий для проникновения западных ветров с Атлантики фактически нет, т. к. на западе России — равнины. Низкие Уральские горы препятствием не являются.)

2. Тест

1. Общее количество радиации, достигающей поверхности Земли, называется:

а) солнечной радиацией;

б) радиационным балансом;

в) суммарной радиацией.

2. Самый большой показатель отраженной радиации имеет:

а) песок;

б) лес;

в) чернозем;

г) снег.

3. Над Россией зимой перемещаются:

а) арктические воздушные массы;

б) умеренные воздушные массы;

в) тропические воздушные массы;

г) экваториальные воздушные массы.

4. Роль западного переноса воздушных масс усиливается на большей части России:

а) летом;

б) зимой;

в) осенью.

5. Самый большой показатель суммарной радиации в России имеет:

а) юг Сибири;

б) Северный Кавказ;

в) юг Дальнего Востока.

6. Разница между суммарной радиацией и отраженной радиацией и тепловым излучением называется:

а) поглощенной радиацией;

б) радиационным балансом.

7. При движении к экватору величина суммарной радиации:

а) уменьшается;

б) увеличивается;

в) не изменяется.

Ответы: 1 - в; 3 — г; 3 — а, б; 4 — а; 5 — б; 6 — б; 7 — б.

3. Работа по карточкам

— Определите, какой тип погоды описан.

1. На рассвете мороз ниже 40 °С. Снег едва голубеет сквозь туман. Скрип полозьев слышен километра на два. Топят печи — дым из труб столбом поднимается вверх. Солнце как круг докрасна раскаленного металла. Днем все сверкает: солнце, снег. Туман уже растаял. Голубое небо, чуть белесое от невидимых кристалликов льда, пронизано светом — посмотришь вверх из окна теплого дома и скажешь: «Как летом». А на дворе стужа лишь немногим слабее, чем утром. Мороз силен. Силен, да не очень страшен: воздух сух, ветра нет.

Розовато-сизый вечер переходит в темно-синюю ночь. Созвездия горят не точками, а целыми кусками серебра. Шорох выдоха кажется шепотом звезд. Мороз все крепчает. По тайге идет гул от звуков растрескивающихся деревьев. В Якутске средняя температура января —43 °С, а с декабря по март выпадает в среднем 18 мм осадков. (Континентальный умеренный.)

2. Лето 1915 г. было очень ненастное. Дожди шли все время с большим постоянством. Один раз очень сильный ливень длился подряд двое суток. Он не позволял женщинам и детям выходить из жилищ. Опасаясь, как бы водой не унесло лодки, орочи вытащили их подальше на берег и поставили на катки. В течение одних суток они должны были шесть раз опрокидывать их и выливать дождевую воду. К вечеру второго дня вдруг сверху вода пришла валом и сразу затопила все берега. Подхватив в лесу валежник, она понесла его вниз по реке. Чем дальше, тем плавник все больше увеличивался в размерах и в конце концов превратился в лавину, обладающую такой же разрушительной силой, как и ледоход. Эта лавина шла по долине и своим напором ломала живой лес. (Муссонный умеренный.)

III. Изучение нового материала

Комментарии. Учитель предлагает прослушать лекцию, по ходу которой учащиеся дают определение терминов, заполняют таблицы, делают рисунки-схемы в тетради. Затем учитель с помощью консультантов проверяет работу. Каждый ученик получает по три карточки с указанием баллов. Если в течение урока ученик отдал карточку-балл консультанту, значит, ему требуется еще работа с учителем или консультантом.

Вы уже знаете, что на территории нашей страны движутся воздушные массы трех видов: арктические, умеренные и тропические. Они достаточно сильно отличаются друг от друга по главным показателям: температура, влажность, давление и т. д. При сближении воздушных масс, имеющих различные характеристики, в зоне между ними увеличивается разница температуры воздуха, влажности, давления, возрастает скорость ветра. Переходные зоны в тропосфере, в которых происходит сближение воздушных масс с различными характеристиками, называются фронтами.

В горизонтальном направлении протяженность фронтов, как и воздушных масс, имеет тысячи километров, по вертикали — около 5 км, ширина фронтальной зоны у поверхности Земли — порядка сотни километров, на высотах — несколько сотен километров.

Время существования атмосферных фронтов составляет более двух суток

Фронты вместе с воздушными массами перемещаются со скоростью в среднем 30—50 км/ч, а скорость холодных фронтов нередко достигает 60—70 км/ч (а иногда 80—90 км/ч).

Классификация фронтов по особенностям перемещения

1. Теплыми называются фронты, перемещающиеся в сторону более холодного воздуха. За теплым фронтом в данный регион приходит теплая воздушная масса.

2. Холодными называются фронты, перемещающиеся в сторону более теплой воздушной массы. За холодным фронтом в данный регион приходит холодная воздушная масса.

(В ходе дальнейшего рассказа учащиеся рассматривают схемы в учебнике (по Р: рис. 37 на с. 85; по Б: рис. 33 на с. 58).)

Теплый фронт движется в сторону холодного воздуха. На карте погоды теплый фронт отмечают красным цветом. По мере приближения линии теплого фронта начинает падать давление, уплотняются облака, выпадают обложные осадки. Зимой при прохождении фронта обычно появляются низкие слоистые облака. Температура и влажность воздуха медленно повышаются. При прохождении фронта температура и влажность обычно быстро возрастают, ветер усиливается. После прохождения фронта направление ветра меняется (по часовой стрелке), падение давления прекращается и начинается его слабый рост, облака рассеиваются, осадки прекращаются.

Теплый воздух, перемещаясь, натекает на клин холодного воздуха, совершает восходящее скольжение вдоль этого клина и охлаждается. В восходящем воздухе происходит облакообразование. Охлаждение теплого воздуха при восходящем скольжении по поверхности фронта приводит к образованию характерной системы слоистообразных облаков, выше будут находиться перистые облака. При приближении к пункту теплого фронта с хорошо развитой облачностью сначала появляются перистые облака в виде параллельных полос с когтевидными образованиями в передней части (предвестники теплого фронта). Первые перистые облака наблюдаются на расстоянии многих сотен километров от линии фронта у поверхности Земли. Перистые облака переходят в перисто-слоистые облака. Затем облака становятся все плотнее: высокослоистые облака постепенно переходят в слоисто-дождевые, начинают выпадать обложные осадки, которые ослабевают или совсем прекращаются после прохождения линии фронта.

Холодный фронт движется в сторону теплого воздуха. На карте погоды холодный фронт отмечают синим цветом или зачерненными треугольниками, направленными в сторону перемещения фронта. С прохождением холодного фронта начинается быстрый рост давления.

Перед фронтом часто наблюдаются осадки, а нередко грозы и шквалы (особенно в теплое полугодие). Температура воздуха после прохождения фронта падает, причем порой быстро и резко — на 5—10 °С и более за 1—2 ч. Видимость, как правило, улучшается, поскольку за холодным фронтом вторгается более чистый и менее влажный воздух из северных широт.

Облачность холодного фронта, образующаяся вследствие восходящего скольжения вдоль его поверхности вытесняемого холодным клином теплого воздуха, является как бы зеркальным отражением облачности теплого фронта. В передней части облачной системы могут возникать мощные кучевые и кучево-дождевые облака, растянутые на сотни километров вдоль фронта, со снегопадами зимой, ливнями летом, нередко с грозами и шквалами. Кучевые облака постепенно сменяются слоистыми. Ливневые осадки перед фронтом после прохождения фронта сменяются более равномерными обложными осадками. Затем появляются перисто-слоистые и перистые облака.

Предвестниками фронта являются высококучевые чечевицеобразные облака, которые распространяются перед ним на удалении до 200 км.

Антициклоны — районы относительно высокого атмосферного давления.

Отличительной особенностью антициклонов является строго определенное направление ветра. Ветер направлен от центра к периферии антициклона, т. е. в направлении снижения давления воздуха. Другой составляющей ветров в антициклоне является воздействие силы Кариолиса, обусловленной вращением Земли. В Северном полушарии это приводит к повороту движущегося потока вправо. В Южном полушарии, соответственно, влево. Именно поэтому ветер в антициклонах Северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в Южном — наоборот.

Антициклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в тропосфере. Средняя скорость перемещения антициклона составляет около 30 км/ч в Северном полушарии и около 40 км/ч в Южном, но нередко антициклон надолго принимает малоподвижное состояние.

Признак антициклона — устойчивая и умеренная погода, которая держится несколько дней. В летний период антициклон приносит жаркую, малооблачную погоду. В зимний период характеризуется морозной погодой и туманами.

Важной особенностью антициклонов является образование их на определенных участках. В частности, над ледовыми полями формируются антициклоны: чем мощнее ледовый покров, тем сильнее выражен антициклон. Именно поэтому антициклон над Антарктидой очень мощный, над Гренландией — маломощный, а над Сибирью — средний по выраженности.

Интересным примером резких изменений в формировании различных воздушных масс служит Евразия. В летнее время над ее центральными районами формируется область низкого давления, куда засасывается воздух с соседних океанов. Зимой ситуация резко меняется: над центром Евразии формируется область высокого давления — азиатский максимум, холодные и сухие ветры которого, расходящиеся из центра по часовой стрелке, разносят холод вплоть до восточных окраин материка и вызывают ясную, морозную, практически бесснежную погоду на Дальнем Востоке.

Циклоны — это крупномасштабные атмосферные возмущения в области низкого давления. Ветер дует из центра против часовой стрелки в Северном полушарии. В циклонах умеренных широт, называемых внетропическими, обычно выражен холодный фронт, а теплый, если и существует, не всегда хорошо заметен. В умеренных широтах с циклонами связана большая часть осадков.

В циклоне воздух, вытесняемый сходящимися ветрами, поднимается вверх. Поскольку именно восходящие движения воздуха приводят к формированию облаков, облачность и осадки приурочены большей частью к циклонам, тогда как в антициклонах преобладает ясная или малооблачная погода.

По международному соглашению, тропические циклоны классифицируют в зависимости от силы ветра. Выделяют тропические депрессии (скорость ветра до 63 км/ч), тропические штормы (скорость ветра от 64 до 119 км/ч) и тропические ураганы, или тайфуны (скорость ветра более 120 км/ч).

IV. Закрепление нового материала

1. Работа с картой

1). Определите, где расположены арктические и полярные фронты над территорией России летом. (Примерный ответ. Арктические фронты летом расположены в северной части Баренцева моря, над северной частью Восточной Сибири и морем Лаптевых и над Чукотским полуостровом. Полярные фронты: первый летом протягивается от побережья Черного моря над Среднерусской возвышенностью к Предуралью, второй расположен на юге Восточной Сибири, третий — над южной частью Дальнего Востока и четвертый — над Японским морем.)

2). Определите, где расположены арктические фронты зимой. (Зимой арктические фронты сдвигаются к югу, но остается фронт над центральной частью Баренцева моря и над Охотским морем и Корякским нагорьем.)

3). Определите, в каком направлении происходит сдвиг фронтов зимой. (Примерный ответ. Зимой фронты перемещаются к югу, т. к. все воздушные массы, ветры, пояса давления сдвигаются к югу вслед за видимым движением Солнца. Солнце 22 декабря находится в зените в Южном полушарии над Южным тропиком.)

2. Самостоятельная работа

Заполнение таблиц.

Атмосферные фронты

Теплый фронт	Холодный фронт
1. Теплый воздух надвигается на холодный. 2. Теплый легкий воздух поднимается вверх. 3. Затяжные дожди. 4. Медленное потепление	1. Холодный воздух надвигается на теплый. 2. Выталкивает вверх легкий теплый воздух. 3. Ливни, грозы. 4. Быстрое похолодание, ясная погода

Циклоны и антициклоны

Признаки	Циклон	Антициклон
Что это?	Атмосферные вихри, переносящие воздушные массы
Как показаны на картах?	Концентрические изобары
Атмосферное давление	Вихрь с низким давлением в центре	Высокое давление в центре
Движение воздуха	От периферии к центру	От центра к окраинам
Явления	Охлаждение воздуха, конденсация, образование облаков, выпадение осадков	Прогревание и иссушение воздуха
Размеры	2—3 тыс. км в поперечнике
Скорость перемещения	30-40 км/ч, подвижны	Малоподвижны
Направление движения	С запада на восток
Место рождения	Северная Атлантика, Баренцево море, Охотское море	Зимой — сибирский антициклон
Погода	Пасмурная, с осадками	Малооблачная, летом — теплая, зимой - морозная

3. Работа с синоптическими картами (картами погоды)

Благодаря синоптическим картам можно судить о продвижении циклонов, фронтов, облачности, сделать прогноз на ближайшие часы, сутки. Синоптические карты имеют свои условные знаки, по которым можно узнать о погоде в любом районе. Изолиниями, соединяющими точки с одинаковым атмосферным давлением (их называют изобарами), показаны циклоны и антициклоны. В центре концентрических изобар стоит буква Н (низкое давление, циклон) или В (высокое давление, антициклон). Изобары указывают и давление воздуха в гектопаскалях (1000 гПа = 750 мм рт. ст.). Стрелками показано направление движения циклона или антициклона.

(У учащихся на каждом столе должна бать синоптическая карта (по Р.: рис. 96 на с. 232). Учитель показывает, как на синоптической карте отражена различная информация: давление воздуха, атмосферные фронты, антициклоны и циклоны и их давление, области с осадками, характер осадков, скорость и направление ветра, температура воздуха.)

— Из предложенных признаков выберите, что характерно для циклона, антициклона, атмосферного фронта:

1) атмосферный вихрь с высоким давлением в центре;

2) атмосферный вихрь с низким давлением в центре;

3) приносит пасмурную погоду;

4) устойчив, малоподвижен;

5) устанавливается над Восточной Сибирью;

6) зона столкновения теплых и холодных воздушных масс;

7) восходящие потоки воздуха в центре;

8) нисходящее движение воздуха в центре;

9) движение от центра к периферии;

10) движение против часовой стрелки к центру;

11) бывает теплым и холодным.

(Циклон — 2, 3, 1, 10;. антициклон — 1, 4, 5, 8, 9; атмосферный фронт — 3, 6, 11.)

Домашнее задание

По Р.: § 15.

По Б.: § 9 (до конца).