Закономерности циркуляции воздушных масс, влияние на

Тамбовское областное образовательное учреждение
дополнительного образования детей
«Центр творческого развития, экологии и туризма»
Методическая разработка занятия
Тема: Аэрокосмический мониторинг атмосферы
Закономерности циркуляции воздушных
масс, влияние на климат и погоду
Разработала:
Лобузнова Е.Н., методист
эколого-биологического
отдела
Тамбов, 2011.
Закономерности циркуляции воздушных масс, влияние на климат и
погоду
Форма проведения – теоретическое и практическое занятия.
Цель: Сформировать представление о циркуляции воздушных масс над
территорией России.
Задачи:
1. Выявить характерные особенности циклонов и антициклонов на основе
анализа космических снимков.
2. Установить закономерности в погоде, связанные с прохождением
циклонов и антициклонов.
3. Формировать умение определять взаимосвязи между прохождением
циклонов и количеством осадков на территории России.
4. Сформировать у учащихся умение самостоятельно работать с
космическими снимками и сопоставлять прочитанную информацию с
картографическими источниками и синоптической картой.
Методы и приемы:
•
•
объяснительно – иллюстративный - беседа с целью активизации
опорных знаний;
работа (письменная) по систематизации основных признаков
атмосферных фронтов, циклонов, антициклонов.
Оборудование и формы наглядности: мультимедиа проектор, экран,
климатическая карта России, синоптическая карта, комплекс приема и
обработки «Космос-М2», космические снимки.
Ход занятия:
I. Организационный момент
II. Основная часть
Изучение нового материала
Постановка проблемы
Практическая работа по космическим снимкам
III. Заключение.
I. Организационный момент.
II. Мы каждый день слушаем прогноз погоды, и каждый день слышим эти
слова «циклон» и «антициклон». Что они обозначают? На этот вопрос могут
ответить далеко не все. Это довольно интересная тема, так что давайте
познакомимся с циклонами и антициклонами поближе.
Актуализация знаний
Что такое воздушная масса? ( Крупные объёмы воздуха, отличающиеся
по своим свойствах: температуре, влажности и прозрачности.)
· Воздушные массы делятся на типы. Назовите их, чем они отличаются?
( 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 тёплая. В Россию летом приходят
тропические воздушные массы, которые формируются над пустынями
Средней Азии и приносят жаркую и сухую погоду с температурой
воздуха до +37-40°C.)
· Что такое трансформация воздушных масс? (Изменение свойств
воздушных масс при перемещении над территорией России. Например,
морской умеренный воздух, приходящий с Атлантического океана,
теряет влагу, летом прогревается и становится континентальным —
тёплым 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?
(Атлантический: во- первых, большая часть России находится в
господствующем западном переносе ветров; во- вторых препятствия
для проникновения западных ветров с Атлантики фактически нет, т.к.
на западе России равнины. Уральские низкие горы препятствием не
являются.)
Нагреваясь, Земля отдаёт тепло атмосфере. Теплоотдача происходит как
при контакте воздуха с поверхностью суши и воды, так и путём теплового
излучения атмосферы.
Атмосфера очень хорошо поглощает излучаемое Землёй тепло. Большая
подвижность атмосферы ведёт к быстрым перемещениям тёплых масс
воздуха вверх, а холодных – вниз. Этой же причиной вызываются
значительные перемещения холодных масс из охлаждённых районов Земли и
тёплых – из районов с высокой температурой.
При встрече воздушных масс, обладающих различными свойствами,
между ними образуется переходная зона – атмосферный фронт. Ширина
атмосферного фронта у поверхности Земли составляет от нескольких
десятков километров, а длина - от нескольких сотен до нескольких тысяч
километров.
Поскольку над территорией России действуют три основных типа
воздушных масс (арктический, умеренный и тропический воздух), могут
образовываться два типа фронтов: арктический при встрече АВ и УВ,
полярный (умеренный) при контакте УВ и ТВ.
Задание. Найдите на климатической карте арктические и полярные
фронты на территории России. Сравните их положение летом и зимой.
При поступлении холодного воздуха на теплый образуется холодный
фронт. При этом холодная воздушная масса как более тяжелая подтекает под
теплую и вытесняет теплый воздух кверху. Как это повлияет на погоду?
Наступает похолодание. При поднятии вверх теплого воздуха
происходит быстрая конденсация содержащихся в нем водяных паров и
образование мощных кучево-дождевых облаков. Кратковременные, но
сильные ливни, часто сопровождающиеся грозами, градом, а зимой сильные
снегопады, шквалистый ветер – такая погода свидетельствует о прохождении
холодного фронта. За фронтом быстро наступает прояснение.
При наступлении теплого воздуха на холодный образуется теплый
фронт. Его образование связано с восходящим скольжением более легкого
холодного воздуха. Теплый фронт приносит потепление. Поднимаясь по
наклонной поверхности холодного воздуха, теплый воздух охлаждается. В
результате конденсации содержащейся в нем влаги образуются слоистые
облака. С ними связана пасмурная погода, обложные (продолжительные) и
моросящие осадки (дождь или снег). Узнать о приближении теплого фронта
можно по появлению перистых облаков, переходящих затем в перистослоистые, высоко-слоистые и слоисто-дождевые, высоко-слоисто-дождевые,
а также по понижению атмосферного давления.
В ходе объяснения обучающиеся заполняют таблицу:
Признаки
Холодный фронт
Условия образования
Облака
Характер
выпадения
осадков
Теплый фронт
На космических снимках фронты показаны в виде широких белых полос.
Для активных холодных фронтов характерно изображение в виде
непрерывной хорошо развитой облачной полосы.
Знание особенностей развития фронтальных процессов позволяет
метеорологам составлять прогнозы погоды.
Вращение Земли заставляет возникающие в северном полушарии
потокам воздуха отклоняться вправо, а в южном – влево от тех направлений,
которые они имели бы в случае неподвижности земного шара. Это приводит
к развитию вихревых атмосферных образований – циклонов и антициклонов.
Севернее зоны активной циркуляции атмосферы в умеренных широтах
располагаются приполярные антициклональные области, в которых ветры
дуют от полюсов, отклоняясь под действием силы вращения Земли.
Воздушные массы находятся в постоянном движении, перемещаясь над
поверхностью Земли. При их столкновении образуются атмосферные фронты
и зарождаются атмосферные вихри: циклоны и антициклоны.
Циклоны - это атмосферные вихри, которые образуются при вторжении
тёплых масс воздуха в более холодные, это область пониженного давления с
вихревыми движением воздуха, направленным к центру, где давление
минимально. Образование циклона можно рассмотреть на схеме (см.
Приложение)
Циклоны хорошо просматриваются на космических снимках.
Рассмотрите космические снимки циклонов (Рис. 1-3) и ответьте на вопросы:
• В каком направлении движется воздух в циклоне?
• В какой части циклона облаков больше? Почему?
• Какое давление образуется в центре циклона?
Рис 1. Циклон над территорией Европы
Рис. 2.Циклон над восточной Европой
частью
Рис. 3. Циклон над центральной
России
Название антициклон переводится как "противоположный циклону". Это
область повышенного атмосферного давления с вихревым движением
воздуха, направленным от центра, где давление максимально, к окраинам,
где давление понижается. Рассматривается схема движения воздуха в
антициклоне (приложение).
Циклоны приносят пасмурную дождливую погоду, летом – похолодание,
зимой потепление. Наиболее характерно образование атмосферных фронтов
и частое прохождение циклонов для северо-запада европейской части России
и для Дальнего Востока.
Задание. По климатической карте определите, какие типы воздушных масс
образуют атмосферные фронты в этих районах.
Циклоны чаще всего возникают в зоне раздела двух воздушных масс, то
есть в условиях атмосферного фронта. Однако по мере продвижения от
западных окраин страны к ее центру различия воздушных масс постепенно
ликвидируются. В результате циклоны затухают, а атмосферные фронты
исчезают.
Антициклонам свойственна ясная или малооблачная сухая погода. В
центре антициклона штиль, на периферии слабые ветры, образованные
растекающимся от центра воздухом. Антициклоны возникают прежде всего
на фронтах между циклонами и перемещаются вместе с ними, обуславливая
чередование дней с ясной и дождливой погодой. Но в отличие от циклона
они образуются в той части фронта, где давление высокое, а воздушная масса
однородная.
Подвижные циклоны
умеренных широт России.
и
антициклоны
наиболее
характерны
для
В Восточной Сибири, удаленной от смягчающего влияния Атлантики, в
условиях ясного неба, отсутствия «шубы» облачности и высокой
отражательной способности снежного покрова зимой поверхность сильно
вымораживается. Поэтому в холодное время года над Восточной Сибирью
образуется постоянная область высокого давления – Азиатский (или
Сибирский) антициклон, центр которого располагается к юго-западу от озера
Байкал. Летом Сибирский антициклон исчезает, и над Азией устанавливается
область низкого давления.
Таблица характеристики циклона и антициклона
(заполняется учащимися в ходе занятия)
Что такое?
Как показаны
на карте?
Атмосферное
давление
Движение
воздуха
Явления
Размеры
Скорость
перемещения
Направление
движения
Место
рождения
Погода
Циклон
Антициклон
Атмосферные вихри, переносящие воздушные массы
Концентрические изобары
Вихрь с низким давлением в
центре
Высокое давление в центре
От периферии к центру
От центра к окраинам
нисходящее движение
воздуха
Охлаждение воздуха,
Прогревание и иссушение
конденсация, образование
воздуха
облаков, выпадение осадков
2-3 тысячи км в поперечнике
Подвижны, 30-50 км/ч
Малоподвижны
С запада на восток, против
часовой стрелки
Северная Атлантика,
Баренцево море, Охотское
море
Наблюдается в
атлантических, арктических,
тихоокеанских воздушных
массах.
Пасмурная, ветреная, с
осадками. Летом –
понижение температуры,
зимой – повышение.
Движение по часовой
стрелке
Зимой – Сибирский
антициклон
Малооблачная, летом –
тёплая, зимой – морозная,
ясная, сухая. Из-за
отсутствия облачности на
космических снимках не
просматривается.
Синоптические карты содержат сведения о погоде большой
территории. Составляются такие карты в Гидрометцентре по данным
наблюдений с метеостанций. Сейчас используют еще и космические снимки.
На них хорошо видны зоны облачности, позволяющие судить о положении
циклонов и атмосферных фронтов, о направлении движения и скорости
перемещения атмосферных вихрей. Синоптические карты составляются
ежедневно. По условным знакам синоптической карты, можно узнать о
погоде в любом районе. Изолиниями показаны точки с одинаковым
атмосферным давлением (изо-бары). Стрелками показано направление
движения циклона или антициклона.
Практическая работа по космическим снимкам.
Предлагается проанализировать по космическим снимкам движение
воздушных масс с облачностью, движущейся по спирали с помощью
программы «APT Viewer».
1. Из числа предложенных космических снимков выделите те, на которых
просматривается облачность вихревой структуры.
2. Выявите основные свойства этих воздушных масс.
(Это циклон, характеризуется плотной облачностью,
3. Произведите наложение модели циклона на рисунок движения
облачности. Спрогнозируйте дальнейшее продвижение воздушных масс
с осадками.
Модель работает поэтапно. Сначала накладывается поле ветра (включить
слой), центр спирали следует совместить с предполагаемым центром
циклона.
4. Щелчком мыши в центр спирали вызываем появление направлений и
скорости движений воздушных (Подобная модель дает возможность
предположить дальнейшее продвижение циклона по спирали по часовой
стрелке.)
В центре скорость ветра невысока: от 1 до 4 м/сек., на периферии в
определенном направлении увеличивается до 9-11 м/сек. Направление
движения указывается в азимутах.
5. Сделайте прогноз количества осадков при прохождении циклона. Для
этого необходимо щелчками левой кнопки «мыши» «ограничить» ширину
интересующей облачной системы. Во всплывающем окне нажатием левой
кнопки устанавливается тип облачности – «конвективная» или «слоистодождевая», которая определяется визуально по характеру изображения
облачности. На изображении облачности появится прогностическое
значение количества осадков в миллиметрах.
Выпадение значительного количества осадков: от 6 до 16-22 мм
6. Выявите отличительные черты циклональной деятельности
космическим снимкам по сезонам года в Европейской части России.
по
(В зимнее время циклоны формируют облачность и осадки на западе и
северо-западе. Пасмурная погода распространяется практически на всей
территории Европейской части. Весной, помимо указанных районов,
циклоны могут формироваться на севере у побережья Северного Ледовитого
океана и беспрепятственно продвигаться до побережья Каспия и Черного
моря. Осенью теплый, нагретый от поверхности земли воздух на юговостоке, мешает продвижению облачности. Район Поволжья и
Прикаспия продолжительное время сохраняет безоблачную ясную погоду.
Безоблачную погоду формирует антициклон.)
III. Вопросы и задания на закрепление пройденного.
1. Перечислите и отметьте на контурной карте районы России с
преобладанием циклональной деятельности.
2. Перечислите и отметьте на контурной карте районы России с
преобладанием антициклональной деятельности.
3.
Назовите районы России, где фиксируется
формирование
атмосферных фронтов.
4. Объясните, с какой целью изучаются космические снимки.
Найдите признаки 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 тёплых 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. Они бывают тёплые и холодные.
Ответы: циклон 2, 3, 7, 10.
антициклон 1, 4, 5, 8, 9.
атмосферный фронт 3,
Приложение
Схема циркуляции воздушных масс
Движение воздуха в циклоне
1. В центре циклона давление
самое низкое
2. Воздух начинает движение от
краев к центру.
3. Из-за отклоняющего действия
вращения Земли воздух
закручивается против часовой
с
т
р
е
л
к
и
Движение воздуха в антициклоне
1. В центре антициклона давление
самое высокое
2. Воздух начинает движение от
центра к краям.
4. Из-за отклоняющегося действия
вращения Земли воздух
закручивается по часовой стрелке.
4. Воздух в центре поднимается по
спирали вверх, растекается по краям
и вновь начинает движение к центру.
4. В центральной части воздух
опускается, растекается по краям,
поднимается и начинает движение к
центру.
5. При подъеме воздух охлаждается,
становится влажнее, образуются
облака и выпадают осадки. С
циклонами связана неустойчивая,
ветреная погода с осадками
5. При опускании воздух нагревается,
иссушивается. Облака отсутствуют,
небо ясное. С антициклоном связана
солнечная погода без осадков, при
этом летом – жаркая, а зимой –
холодная.
Литература
1. Всемирное наследие в России/ Атлас изображений Земли из космоса. М.: Некоммерческое партнерство «Прозрачный мир», 2005.
2. География России: Учеб. для 8-9 кл. средн. шк./ А.В. Даринский, Е.Я.,
Чернихова, Э.Л. Файбусович и др., - СПб.: Свет, 1998.
3. География материков и океанов: Учебник для 7 классов.
Общеобразоват. Учреждений / Д.П. Филатов, С.В. Васильев, З.И.
Шипунов, Е.Я. Чернихова. – М.; Просвещение, 1996 г.
4. Новиков ЮВ. Природа и человек. – М.: Просвещение, 1991 г.