Baroklina ciklona

Baroklini sustavi [engl. baroclinic system] su oni u kojima postoje izražene razlike u temperaturi, u horizontalnom smjeru. U baroklinom sustavu, potencijalna energija koju stvara horizontalni temperaturni gradijent, pretvara se u kinetičku - spiralno kretanje zračnih masa oko središta, konvektivne struje, turbulenciju i druge srodne procese. Kad se dvije zračne mase baroklinog sistema dovoljno izmiješaju, opada temperaturni gradijent, veći dio potencijalne energije već se pretvorio u kinetičku, te sistem postupno gubi na snazi i raspada se. Primarna osobina svih baroklinih sistema je temperaturna advekcija.

Baroklina ciklona [engl. baroclinic low] nastaje na polarnoj fronti. Slabi valni poremećaji na polarnoj fronti, u visokom sloju troposfere, dovode do visinske divergencije, zbog čega prizemni tlak ispod njih opada. S obje strane fronte, u prizemnom sloju, dolazi do kretanja zračne mase prema fronti, oko središta takvog sniženog prizemnog tlaka. Pod utjecajem Coriolisove sile, kretanje zraka u prizemlju je otklonjeno udesno, čime nastaje spiralna cirkulacija oko nastalog frontalnog vala.  Advekcija hladnog zraka zapadno od središta mlade ciklone prema jugu, uzrokuje smanjenje geopotencijalne visine, što za sobom povlači povećanje vrtložnosti na visini i jačanje visinske divergencije. Time se zatvara krug, budući da je upravo visinska divergencija bila početni uzrok nastajanja frontalnog vala, pa njezinim jačanjem jača i opadanje prizemnog tlaka u središtu ciklone, pojačava se horizontalni temperaturni gradijent na fronti, raste potencijalna energija ciklone, koja se s vremenom sve jače pretvara u kinetičku - pojačavaju se vjetrovi, konvekcija, dolazi do stvaranja oblaka, oslobađanja latentne topline, ubrzavanja uzlaznih struja i ciklona polako ulazi u svoju zrelu fazu kao na donjoj slici...

Opisanom lančanom reakcijom, baroklina ciklona se produbljava sve do trenutka kad hladna fronta s jugozapadne strane ciklone ne dostigne toplu frontu na njezinoj jugoistočnoj strani. Tada fronta okludira (ciklona se popunjava), topla zračna masa se istiskuje uvis, opada horizontalni gradijent temperature koji je bio pokretačka snaga ciklone, i sustav polako počinje slabiti, dok na kraju potpuno ne iščezne. Baroklina ciklona se pretvara u barotropnu sa hladnom jezgrom. Ipak, južno od nestajuće ciklone obično ostaje temperaturni gradijent, pa na dodiru dvije zračne mase, često postoje uvjeti za nastajanje nove barokline ciklone...

Važna karakteristika barokline ciklone jest njezin nagib vertikalne osi prema hladnijem zraku. Drugim riječima, vertikalna os je s povećanjem visine nagnuta prema zapadu, budući da se sa zapadne strane ciklone nalazi hladan zrak. Ovaj nagib ima za posljedicu promjenu smjera strujanja zraka po visini, odnosno, nastaje smicanje vjetra između različitih slojeva zraka, što pogoduje razvitku kišnih i osobito grmljavinskih oblaka.

Na slijedećoj slici prikazana je baroklina ciklona u okludiranju, sa središtem nad Skandinavijom. Ciklona nema toplu frontu jer ju je dostigla hladna, čime se stvorila okluzija. Sustav je u slabljenju i pretvara se postupno u barotropnu ciklonu sa hladnom jezgrom.