Атмосферная циркуляция. Центры действия атмосферы

Приветствую Вас дорогие читатели! В данной статье хотелось бы поговорить о том, как на нашей планете происходят воздушные течения.

Циркуляция атмосферы - система проявляющихся в масштабах всего земного шара либо полушарий, замкнутых течений воздушных масс.

Основной источник движения воздуха – это лучистая энергия Солнца. Эта энергия распределяется по всему земному шару неравномерно. Причина возникновения ветра именно в этом.

Солнечной радиации поступает больше в тропическую и экваториальную , а в высокие и умеренные – меньше, поэтому воздух сильнее нагревается в низких широтах, чем в полярных областях и умеренной зоне. Разница атмосферного давления и температуры возникает между холодной и теплой массой воздуха. Это и порождает ветер.

Бриз – это простой пример возникновения ветра. Он возникает через разницу температур воздуха над сушей и морем. Днем над сушей воздух нагревается больше, чем над морем. Нагретый воздух поднимается, и его заменяет воздух из моря.

Оборотное явление происходит ночью: море остается теплым, а суша охлаждается. Тогда, над морем поднимается воздух, а на его место занимает воздух из суши. Более могущественные ветра возникают приблизительно так же. Они дуют из области высокого давления в область низкого.

Пока существует разница давления, происходит этот процесс. Исключение – узкая зона вблизи экватора, там, на силу и направление ветра еще влияют и другие силы. Одна из этих сил – отклоняющая сила вращения , которая названа силой Кориолиса.

Ветер, находящийся выше шара трения, то есть на высоте около 1 км, под влиянием этой силы дует вдоль градиента, а от него отклоняется на 90°. В приземном шаре воздуха еще действует и сила трения с земной поверхностью, которая уменьшает скорость ветра и отклоняет его влево.

Скорость ветра растет, а горизонтальные градиенты температуры, давление и влажность увеличиваются, при сближении холодного и теплого воздуха.

Фронтальными или переходными, называют зоны, в которых теплая и холодная масса воздуха сближаются. Ежедневно возникают и рушатся в воздушном океане над полярными и умеренными областями обеих полушарий такие неспокойные зоны. Невелика ширина фронтальных зон – преимущественно 1- 2 тыс. км.

Антициклоны и циклоны – самые большие атмосферные вихри, они возникают на фронтах, где концентрируются большие запасы кинетической энергии, из-за разницы давления и температур. В диаметре они достигают 1 – 3 тыс. км. Охватывают нижние слои стратосферы и всю тропосферу, и развиваясь по вертикали, достигают десятков километров.

Не удивительно, что в таких грандиозных вихрях теплая масса воздуха переносится из тропиков и экваториальной зоны в высокие и умеренные широты, а холодные массы – в тропики и экваториальную зону. В результате – в высоких широтах температура относительно повышается, а в низких – .

и с погода обычно связана с циклонами, а малооблачная и ясная – с антициклонами. В антициклоне преобладают нисходящие движения воздуха, при которых степень насыщенности влагой уменьшается, а в циклоне – восходящие движения воздуха, которые способствуют конденсации влаги.

Эти атмосферные вихри, во внетропических широтах наблюдаются везде, но есть районы, в которых одни из них возникают реже, а другие чаще.

Зимой в Северном полушарии, чаще всего циклоны образуются на севере Тихого и Атлантического океанов, а антициклоны – на материках Северной Америки и . Летом на часто возникают циклоны, но они менее интенсивны. Летом они интенсивны над .

В Южном полушарии между летом (декабрь – февраль) и зимой (июнь – август) отличия невелики. Антициклоны чаще всего встречаются в северной части умеренной зоны и в субтропиках, при этом их центры размещаются над океанами, а циклоны чаще всего встречаются вокруг Антарктиды.

Преимущественные ветра зависят от атмосферного давления. Пассаты особенно характерны для низких широт. Эти ветра, постоянно направленны в сторону экваториальной зоны из областей высокого давления. В Южном полушарии они юго-восточного направления, в Северном полушарии – северо-восточного.

Муссоны, в отличие от пассатов, сезонные ветра. Они связаны с разницей температуры воздуха над океанами и материками. Летом эти ветры дуют из прохладных океанов на нагретые материки, а зимой — от прохладных материков к теплым океанам.

Для низких широт типичны муссоны, особенно для юго-востока и юга Азии. В умеренной зоне они также появляются, на Дальнем Востоке, в частности. И муссоны, и пассаты – это ветра приземного слоя . Совсем другая картина наблюдается на высотах. Выше 2 – 3 км, в умеренной зоне, преобладают западные ветра.

На высоте 12 км, их средняя скорость достигает больших значений: наибольшие средние скорости зонального ветра в январе над Аравией – 44 м/с, над юго-востоком Северной Америки – 40 м/с, над Японскими островами больше 60 м/с.

Небольшие средние скорости ветра в высоких широтах и на севере умеренной зоны: преимущественно не более 10 – 12 м/с. Но при интенсивном развитии антициклонов и циклонов, в отдельные дни, на высоте 9 – 12 км, скорость движения может превышать 60 – 80 м/с. Скорости воздушных течений летом везде ослабевают и даже на высоте не превышают 30 – 40 м/с.

Таким образом, — это ветра (воздушные массы), которые зависят от высоты, и места их формирования, которые как бы вращаются по замкнутому кругу.

Атмосферная циркуляция является одним из важнейших климатообразующих факторов. Поэтому при наличии многолетних колебаний характера общей циркуляции атмосферы неизбежно происходят изменения климата в различных регионах. В связи с этим целесообразно использовать результаты исследований многолетних крупномасштабных изменений в атмосфере для анализа климатических характеристик.

В общей циркуляции атмосферы наблюдаются устойчивые изменения, которые обнаруживаются при статистическом анализе. Эти изменения отражаются на климатических условиях в каждом географическом регионе. Изучение влияния циркуляции атмосферы на формирование речного стока в пределах территории Беларуси целесообразно выполнить с использованием классификации типов атмосферной циркуляции (по Г.Я. Вангенгейму и А.А Гирсу) и индексов Северо-атлантического колебания (по Дж. Харрелл). Макроциркуляционный метод Г.Я. Вангенгейма и А.А. Гирса описывает циркуляцию атмосферы на трех пространственных уровнях и является действующим оперативным методом, который используется более 50 лет и актуален в настоящее время. Территория Беларуси в пространственном аспекте соответствует зоне действия данного метода. В то же время для современной оценки последних данных наблюдений и для всестороннего анализа связи общей циркуляции атмосферы и условий формирования речного стока в пределах региона необходимо привлечение новейших подходов, используемых для Атлантико-Евразийского сектора. В качестве такого метода целесообразно использование индексов Северо-атлантического колебания, которые являются предиктором для изменений общего состояния атмосферы и соответсвенно могут быть использованы для прогнозных исследований в области гидрометеорологии.

На основе учета характера длинных волн Г.Я. Вангенгейм установил, что все типы элементарных синоптических процессов можно обобщить в трех типах атмосферной циркуляции: западном (W), восточном (Е) и меридиональном (С). Макропроцессы W отражают зональное состояние атмосферы, процессы Е и С отражают меридиональное состояние атмосферы. А.А. Гирс получил 9 типов макропроцессов (W з, W м1 , W м2 . Е з, Е м1 , Е м2 , С з, С м1 , С м2), которые могут рассматриваться как основные формы атмосферной циркуляции северного полушария или как разновидности форм западной, восточной и меридиональной форм.

Для макропроцессов западной формы циркуляции (W з, W м1 , W м2) характерно следующее. В тропосфере наблюдаются волны малой амплитуды, быстро смещающиеся с запада на восток. Географическая локализация основных высотных (АТ500) гребней и ложбин показана на рисунке 2.1.

Ослаблен междуширотный обмен воздухом, а интенсивность зональных составляющих циркуляции повышена. Эта особенность определяется направлением и величиной термических и барических градиентов в толще тропосферы. Градиенты в среднем направлены с юга на север.

При трех разновидностях западной формы (W з, W м1 , W м2) отмечаются отрицательные аномалии давления, отражающие наличие здесь в толще тропосферы быстро смещающихся волн малой амплитуды и связанные с ними смещения циклонов у поверхности земли с запада на восток.

Рисунок 2.1 - Синоптические условия на территории Беларуси при макропроцессах западной (W) форме циркуляции

Состояние центров действия атмосферы различно при разных формах циркуляции и их разновидностях в северном полушарии. Так, для рассматриваемых процессов западной формы при всех трех ее разновидностях в районе расположения сибирского зимнего максимума отмечается отрицательная аномалия давления, что свидетельствует об ослаблении этого центра действия.

Распределение аномалий температуры воздуха при макропроцессах западной формы W з, W м1 , W м2 следующее. Характерны положительные аномалии температуры, так как во всех трех разновидностях здесь получил развитие процесс одной и той же западной формы. Вместе с тем в каждой из разновидностей имеются и свои особенности. Так, в случае W M1 , величина аномалий наибольшая, а при W з? наименьшая.

Для макропроцессов восточной формы (Ез, Ем1, Ем2) характерно следующее. В толще тропосферы наблюдаются стационарные волны большей амплитуды. Географическая локализация основных высотных (АТ500) гребней и ложбин при разновидностях восточной формы представлена на рисунке 2.2. Траектории наземных барических образований, зависящие от направления ведущего потока на высотах, приобретают значительную меридиональную составляющую, чем они существенно отличаются от процессов западной формы.

При процессах восточной формы циклоны смещаются в высокие широты в районах к западу от положения оси гребней и «ныряют» к югу в районах, расположенных восточнее высотных гребней. Струйные течения огибают гребни с севера, а ложбины с юга. Поэтому наиболее активная циклоническая деятельность в северных широтах отмечается там, где располагаются высотные гребни, а в южных широтах, где располагаются высотные ложбины.

Рисунок 2.2 синоптические условия на территории Беларуси при макропроцессах восточной (Е) формы циркуляции

Именно в этих районах наблюдаются «слияния» воздушных масс с различной температурой и происходит обострение фронтов.

Распределение аномалий давления при процессах восточной формы находится в согласии с положением основных высотных гребней и ложбин, свойственных разновидностям данной формы: под восточными частями высотных гребней формируются области положительных аномалий давления, под западными? области отрицательных аномалий.

Распределение аномалий давления при макропроцессах восточной формы принципиально отличается от их распределения при западной форме. При западной форме области положительных и отрицательных аномалий располагаются зонально, при восточной? меридионально.

Сопоставление аномалий давления, свойственных восточной форме, с картой норм позволяет составить представление о состоянии центров действия атмосферы при рассматриваемой форме циркуляции.

Процессы меридиональной формы (С з, С м1 , С м2) подобно процессам формы Е характеризуют меридиональное состояние атмосферы. Поэтому основной особенностью длинных термобарических волн, свойственных этой форме, так же как и восточной форме, является их стационарность, наличие большой амплитуды, а значит и усиленного междуширотного обмена воздухом. Вместе с тем процессы меридиональной формы имеют и принципиальные отличия от процессов формы Е, так как географическое положение высотных гребней и ложбин и связанных с ними наземных полей аномалий у этих форм обратные (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - синоптические условия на территории Беларуси при макропроцессах меридиональной (С) формы циркуляции

Струйное течение подобно струйному течению при макропроцессе Е огибает гребни с севера, а ложбины с юга. Однако, поскольку при меридиональной и восточной формах гребни и ложбины расположены в разных районах полушария, имеются соответствующие различия и в географическом расположении струйных течений.

В распределении аномалий температуры при макропроцессах С з, С м1 , С м2 четко проявляется меридиональность этих процессов. При этом географическое положение областей аномалий температуры находится в хорошем согласии с локализацией высотных гребней и ложбин (рисунок 2.3): под западными частями высотных гребней у земли формируются области положительных аномалий, под восточными? области отрицательных аномалий.

Структура общей циркуляции атмосферы в целом весьма сложна как во времени, так и в пространстве. Для нее характерно чередование зональных и меридиональных движений, что затрудняет составление ее схем. Общая циркуляция атмосферы к тому же еще в деталях недо­статочно изучена. В пособии рассматриваются лишь географи­ческие особенности циркуляции нижней половины атмосферы, где со­средоточена основная масса (до 90% и более) содержащейся в ней влаги.

На высотах в несколько километров над большей частью земного шара преобладают западные ветры . Это связано с уменьшением темпе­ратур к высоким широтам; в более же холодном воздухе давление по вертикали падает быстрее, и на высотах над полярными районами давление оказывается пониженным. Лишь между экватором и тропи­ками (и то не везде или не во все сезоны) преобладают восточные ветры, о чем можно судить по картам потоков влаги. У поверхности земли картина более сложная. В высоких широтах вы­деляется зона ветров с восточной составляющей. В более низких широтах возникают сезонные особенности ветров, обусловленные разли­чиями температур между полушариями, между океанами и сушей, ко­торые в самом общем смысле можно назвать муссонными. Взаимодей­ствие муссонных и зональных ветров общей циркуляции приводит к ее усложнению. Материки могут испытывать в разные сезоны влияние воз­душных потоков со стороны различных океанов (например, Восточная Азия в первую половину года испытывает влияние Индийского океана, а во вторую половину-Тихого). Муссонные потоки могут не получать компенсации в более верхних слоях, там муссонная составляющая по­давляется общим зональным переносом. По этой же причине в умерен­ных и субтропических широтах муссонные тенденции, характерные для восточных побережий, слабо проявляются на западных частях мате­риков, где преобладают зональные составляющие общей циркуляции. В экваториальных районах западные побережья материков могут испы­тывать муссонные влияния даже больше восточных.

В самом общем виде режим осадков и переноса влаги по широтным географическим зонам может быть описан, согласно Б. П. Алисову , следующим образом.

Экваториальная зона характеризуется относительно слабыми ветрами и переносом влаги. Однако районы, где сильны муссонные тенденции и циркуляционные зоны в течение года мигри­руют по широте, по очереди испытывают влияние пассатов обоих полушарий. Причем летом переход пассата через экватор при­водит к превращению его в ветер с западной составляющей. В этом процессе участвуют и ветры более высоких слоев атмосферы (на карте экваториальная зона в подобных районах прервана).

Ход осадков относительно равномерный с тенденцией к максимуму весной и осенью. Однако в условиях со сложной оро­графией и взаимодействием муссонов, например в Индонезии, годовой ход осадков сильно различается даже на близких расстояниях. В зави­симости от того, является ли район наветренным или подветренным к орографическим препятствиям, осадки существенно различаются, однако экстремальные значения для материков здесь не отмечаются.

Зона экваториальных муссонов характеризуется существенными переносами влаги, меняющими направление по сезонам. В большей части зоны, особенно у побережий и орографических пре­пятствий, осадки очень велики (Черапунджи в Индии, Дебунджа в Ка­меруне, Андагойа в Колумбии). Осадки в основном выпадают летом, зима сухая. Исключение составляют восточные берега материков, где летний муссон приходит с суши, переваливая через горы (Вьетнам, Сомали), а зимний идет с океана по западной периферии океанического антициклона. Осадки в течение года выпадают здесь относительно равно­мерно.

На восточных побережьях материков (остров Мадагаскар и Австра­лия) много осадков приносят тропические циклоны, приходящие чаще всего осенью (в Бенгальском заливе весной и осенью, в Аравийском - несколько больше весной, впрочем, в последнем циклоны очень редки).

Пассатная зона обеих полушарий располагается от оси субтропиче­ских антициклонов к экватору. В нижних слоях атмосферы области высокого давления, так называемые «стационарные антициклоны» (азорский, гавайский и антициклоны в каждом из трех океанов в южном полушарии), сохраняются только над океанами. Летом над материками в нижних слоях атмосферы они исчезают, сохраняясь в более высоких слоях в виде незначительных нисходящих движений. Это затрудняет образование осадков в пассатной зоне, а над тропическими пустынями образуются замкнутые области пониженного влагосодержания атмо­сферы.

В северном полушарии океанические антициклоны лучше выражены летом, в южном-зимой, что связано с перераспределением воздуха между полушариями. В южном полушарии сезонное перераспределение воздуха между материками и океанами из-за незначительности пло­щади суши в этих широтах существенной роли не играет. В зоне пас­сатов до значительных высот в тропосфере господствуют восточные ветры, вызывающие достаточно большие переносы влаги. Сухость пас­сатных ветров в нижних слоях и ясное небо при большом притоке сол­нечной радиации приводят в этой зоне к большому испарению с океа­нов, которое значительно превышает осадки.

Во всех остальных зонах имеет место обратное соотношение. В боль­шей части пассатной зоны осадков выпадает мало, а местами они практически отсутствуют. Осадки малы как из-за нисхо­дящих движений, так и из-за пассатной инверсии, особенно низко опускающейся на восточной периферии океанических антициклонов.

На западных берегах океанов, подветренных к пассату, океаниче­ский воздух попадает на материк лишь в процессе бризовой циркуля­ции. Уменьшению осадков способствует выход у побережий холодных глубинных вод, а также холодные течения и опускание воз­духа по склонам береговых горных цепей материка (Анды). Наи­меньшее количество осадков в этой зоне наблюдается в глубине ма­териков и на их западных побережьях. При этом область уменьшения осадков проникает глубоко в океан, захватывая как прибреж­ные острова, так и центральную его часть. Лишь в западных частях океанов и на восточных побережьях материков (например, в Центральной Америке), где пассат увлажняется и теряет свою меридиональную со­ставляющую, а инверсия поднимается и ослабляется, наветренные гористые участки увлажняются обильно (на Гавайских островах в одном из пунктов около 12000 мм за год), в подветренных же ча­стях островов выпадает всего несколько сот миллиметров. На восточные побережья здесь проникают еще тропические циклоны (в Центральной Америке из-за узости суши они проходят и на Тихоокеанское побережье).

Субтропическая зона циркуляции располагается на внешней перифе­рии пассатной зоны. Ее особенности проявляются в основном в летнее время. Зимой здесь преобладает изменчивая циркуляция умеренных широт. В этой зоне переносы влаги летом сохраняют восточное, а зи­мой западное направление. Над океанами, остро­вами и в западных частях материков лето сухое, а зима влажная, с ча­стым прохождением циклонов умеренных широт (Средиземноморье и др.).

В глубине материков максимум осадков переходит на весну, когда при более высокой температуре в воздухе содержится больше влаги, а циклоническая деятельность на фронте умеренных широт наиболее развита. Однако в глубине материков, кроме высокогорных районов, сухо (преобладает ландшафт степи и пустыни). В благоприятных оро­графических условиях годовая сумма осадков уменьшается до несколь­ких миллиметров (пустыня Такла-Макан, Долина Смерти).

На восточных побережьях Азии, Африки и Северной Америки и в этой зоне развивается муссонная циркуляция, приводящая к их обильному увлажнению с преобладающим летним максимумом осад­ков.

В зоне умеренных широт господствующим является западный перенос. В нижних слоях на южной периферии зоны (северное полушарие) он может быть и восточным, преобладающее направление здесь слабо выражено, а на некоторой высоте перенос сменяется западным, что и определяет общий поток влаги. В этой зоне приток радиации по срав­нению с предыдущими зонами существенно ослабевает, и во все сезоны за исключением лета он сильно меняется с широтой. Это приводит к большим контрастам температуры, интенсивной атмосферной цирку­ляции и изменчивости погоды изо дня в день. В этой зоне возникают также большие годовые и особенно сезонные различия температуры между материками и океанами, вызывающие формирование зимой внутри материков антициклонов (наиболее мощного в Евразии). Летом над материками давление понижено. Над океанами сезонный ход давления обратный. Сезонные минимумы давления сдвинуты на периферию зоны в субполярные районы. Из-за больших сезонных различий между мате­риками и океанами в потоках влаги возникают довольно большие мери­диональные составляющие.

Атмосферная циркуляция и скорости воздушных потоков в соответ­ствии с температурными контрастами в холодное время больше, чем летом, что несколько уменьшает годовой ход переносов влаги, обус­ловленный различиями влагосодержания. В среднем почти весь год влагосодержание атмосферы в соответствующих широтах над океаном больше, чем над сушей (или близко к нему). Количество осадков и их годовой ход разнообразны. Преобладание осадков над испарением, как правило, нарастает к полярным районам.

Над океанами и прибрежными районами (а также в горах) зимой выпадает осадков больше, чем летом и весной, но по направлению в глубь материка под влиянием зимнего выхолаживания (а в дальней­шем и увеличения антициклональности) летние (или весенние) осадки начинают преобладать над зимними. В центральных и восточных ча­стях материка осадков зимой (например, в Азии) может выпадать совсем мало. Муссонные тенденции в восточной части материка при­водят к увеличению меридиональных составляющих зимой (от поляр­ных, а летом от экваториальных широт). Это приводит к боль­шому годовому ходу влагосодержания: зимой оно мало, а летом очень велико.

В западных частях материков меридиональные составляющие цирку­ляции выражены слабее и характеризуются обратным годовым ходом, в котором различия между летом и зимой сглажены. В южном полушарии в этой зоне почти нет суши. Узкая полоса суши южной Америки, юга Тасмании и южного острова Новой Зеландии слишком незначительна и резко выраженных сезонных особенностей не вызывает, кроме Анд, в орографической тени которых уменьшается влагосодержание атмосферы. Влияние материков, расположенных север­нее (в других климатических зонах) распространяется и на зоны уме­ренных широт (например, в Тасмановом море). Субарктическая зона, где летом четко выражена циркуляция умеренных широт, а зимой полярных, выделяется лишь в северном полушарии. В южном океаниче­ском полушарии сезонные изменения границ циркуляции малы. Осо­бенности этой зоны целесообразно рассмотреть вместе с циркуляцией арктической зоны.

В полярных зонах обоих полушарий циркуляция имеет ряд общих черт и существенные различия, связанные главным образом с распре­делением океанов и суши. Характерной чертой этих частей обоих полу­шарий является господство льдов - материковых ледников на суше и плавучих айсбергов на морях. Ледники значительно увеличивают высоту суши. Кроме того, суша в этих районах (Гренландия на севере, Антарктида на юге) гориста и высока. Это создает весьма суровые климатические условия на суше, низкие температуры в течение всего года, незначительное влагосодержание, а в центральных частях Ант­арктиды очень малые осадки. Материки и крупные острова этих широт круглый год являются центрами холода. Зимой, в полярную ночь, это происходит в связи с большим выхолаживанием по сравнению с той же высотой в свободной атмосфере-летом из-за большой отражательной способности снега и льда при низких температурах. Поэтому крупные участки суши имеют тенденцию становиться центрами циркуляционных процессов.

Морские льды также являются источниками выхолаживания, но это влияние сильнее проявляется летом. Зимой же они оказываются даже теплее суши, но намного холоднее незамерзшей части океана. Граница полярных льдов во времени неустойчива. С этим фактором связаны многолетние колебания климата. В полярных областях, особенно над сушей, имеется тенденция к образованию антициклонов, а на внешней границе воздушных масс, сформировавшихся в этих областях, возникает арктический (в южном полушарии-антарктический) фронт и развива­ется циклоническая деятельность. На периферии полярных областей увлажнение довольно значительно. Поскольку условия этих областей в какой-то мере определяют межширотные контрасты температур, они влияют на увлажнение умеренных и даже низких широт и участвуют в формировании многолетних колебаний осадков. Циклоны проникают и в глубь полярных областей, особенно в Арктике. Переносы влаги в нижних слоях атмосферы в полярных областях обоих полушарий имеют преимущественно восточную составляющую, но с высотой ветер быстро переходит на западные румбы, и общий поток влаги летом при­обретает западную составляющую. Зимой потоки влаги очень малы и в высоких широтах имеют направление с востока на запад.

Таким образом, главная роль атмосферной циркуляции в водном балансе земного шара - это формирование осадков и переноса тепла и влаги. Воздушные течения, создаваемые общей циркуляцией, пере­мешивают водяной пар, формирующийся над океаном и сушей, упоря­дочивают поверхностные течения в океанах и усиливают испарение.

ГЛАВА 2. ВОДНЫЙ БАЛАНС ЕВРОПЫ

Земли имеет толшину около 1 тысячи километров, на каждого из нас давит столб воздуха весом 15 тонн. Почему же мы не ощущаем это давление? Объясняется это тем, что давление внутри организма человека равно атмосферному. Внутреннее и внешнее давления уравновешиваются.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Неравномерность поступления солнечной радиации в те или иные регионы Земли служит главной причиной циркуляции Вм атмосферы с образованием циклонов и антициклонов. Циркуляция атмосферы – важнейший климатообразующий процесс, способствующий переносу тепла и влаги из одних регионов в другие и определяющий характер К. в любой точке поверхности земного шара. Существование циркуляции атмосферы обусловлено, главным образом, неоднородным распределением атмосферного давления, вызванным в основном различным притоком солнечной радиации в тех или иных широтах, различными физическими свойствами земной поверхности (суши, моря и льда), а также отклоняющим влиянием вращения Земли на воздушные потоки.

Совокупность этих причин определяет местонахождение и перемещение постоянных и сезонных центров действия атмосферы, т.е. обширных областей атмосферы с преобладанием антициклонов (областей повышенного атмосферного давления) или циклонов (областей с пониженным атмосферным давлением). Размещение центров действия атмосферы отражает наиболее устойчивые особенности общей циркуляции атмосферы. Различают постоянные центры действия атмосферы, проявляющиеся в течение всего года – экваториальную депрессию; области высокого атмосферного давления над тридцатыми широтами северного и южного полушарий (Азорский антициклон (max) , Северо-Тихоокеанский / Гавайский max, Южно-Атлантический max, Южно-Индийский max, Южно-Тихоокеанский max); депрессии субполярных широт (Исландская депрессия (min), Алеутский min, Субантарктический min); полярные области высокого атмосферного давления (Арктический антициклон (max), Антарктический max), а также сезонные центры действия атмосферы, образование которых связано с интенсивным прогревом или охлаждением внутренних районов материков в летний и зимний сезоны – например, Азиатский антициклон, Канадский антициклон, Сахаро-Аравийский min, Южно-Азиатский min. Атмосферное давление само по себе не имеет большого непосредственного значения для климатов, но косвенное его значение нельзя недооценивать. В результате неравномерного распределения атмосферного давления возникает движение воздуха относительно земной поверхности, обычно горизонтальное, которое направлено от области высокого давления к низкому. Это движение не что иное, как ветер.

Существование постоянных центров действия определяет формирование постоянных ветров. Для тропического пояса характерна пассатная циркуляция.

Схема распределения давления и ветров на земной поверхности

Пассат – это постоянный ветер тропических широт, его возникновение связано с оттоком воздуха из области высокого давления над тридцатыми широтами в область экваториальной депрессии. Под воздействием силы Кориолиса пассаты в северном полушарии имеют северо-восточное направление, в южном полушарии – юго-восточное направление. Пассаты тропической зоны характеризуются удивительным постоянством направления и относительно равномерной скоростью. Поэтому в тропических широтах образуется пояс восточных ветров. Зона тропических восточных ветров по обе стороны экватора, включая и внутритропическую зону конвергенции, занимает самую большую площадь по сравнению с остальными звеньями общей циркуляции атмосферы.

Для внетропической зоны характерен западный перенос воздуха и в этих широтах формируется поле западных ветров. Западные ветры – это постоянные ветры умеренных широт. Их формирование обусловлено падением температуры воздуха и атмосферного давления от субтропиков (области высокого давления над тридцатыми широтами) к субполярным широтам. Меридионально направленные (вследствие существования барического градиента) воздушные течения отклоняются силой Кориолиса вправо в северном полушарии и влево – в южном, т.е. в обоих случаях с запада на восток. Зона западного переноса Вм отличается интенсивной циклонической деятельностью.

Зоны общей циркуляции меняют свое положение в соответствии с годовым ходом высоты Солнца, что является причиной устойчивого чередования преобладающих направлений ветра на окраинах этих зон. Хотя их смещение и незначительно, но оно играет большую роль в формировании климатических условий переходных климатических поясов (субарктического, субтропического, субэкваториального).

Ветер – одно из основных понятий метеорологии. Различают прямое воздействие ветра: рельефообразующий фактор, влияет на форму растений, способствует переносу семян растений, вызывает морские течения, регулирует дальность распространения морских и материковых влияний и т.д. Но большее значение, чем прямое воздействие ветра, имеют его косвенные эффекты, ибо именно ветру мы обязаны сменами погоды, связанными с перемещением различных Вм с их разнообразными свойствами.

Воздушные массы – относительно однородные части тропосферы, соизмеримые с большими частями материков и океанов и обладающие определенными общими свойствами (температурой, влажностью, давлением и т.д.); формируются над однородной подстилающей поверхностью, в однородных радиационных условиях; перемещаются как целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы (что в значительной степени определяет характер климатических условий) и отделяются друг от друга атмосферными фронтами. По происхождению различают: арктические, антарктические, умеренных широт, тропические и экваториальные Вм с подразделением их (кроме экваториальных) на морской и континентальный типы.

Фронтальные зоны, формирующиеся в зоне контакта Вм, обладают большой неустойчивостью атмосферы. Для арктического и полярного атмосферных фронтов характерно образование циклонов, крупных атмосферных вихрей. Циркуляция воздуха в вихрях направлена в северном полушарии против, а южном – по часовой стрелке, с отклонением к центру циклона в нижних слоях атмосферы. В различных частях циклона отмечаются значительные температурные контрасты. Прохождение циклонов обычно сопровождается усилением облачности и осадков, изменением температуры воздуха и резкой сменой погоды.

Схема развития фронтального циклона (по С.П. Хромову)

Во внутритропической зоне конвергенции (зоны столкновения в атмосфере пассатов Северного и Южного полушарий, или пассата и экваториального муссона) наблюдаются сильные восходящие токи воздуха, приводящие к образованию мощной облачности и выпадению обильных ливневых осадков.

На территории Северных материков, большая часть которых располагается в умеренном, субарктическом и субтропическом поясах, господствует западный перенос Вм умеренных широт. Исландский и Алеутский барические минимумы, которые формируются над океаническими бассейнами в районе 60 0 с.ш., служат зонами конвергенции Вм, развития фронтальных процессов и формирования циклонов, которые смещаются с запада на восток, с океанов на материки и определяют режим погод на значительных пространствах Северных материков. Наиболее сильно влияние западных ветров проявляется в западно-приокеанических секторах Евразии и Северной Америки в субарктическом, умеренном поясах, где формируются морские типы климата, отличающиеся теплой для данных широт зимой, прохладным летом и большим количеством осадков, выпадающих в течение всего года с небольшим преобладанием зимних осадков. В западно-приокеаническом секторе субтропического пояса формируется средиземноморский климат с влажной зимой (влияние западных ветров) и сухим жарким летом (из-за летнего положения субтропических антициклонов).

В пределах южных тропических материков, основная площадь территории которых расположена в экваториально-тропических широтах, господствует пассатная циркуляция. В тропических широтах всех южных тропических материков пассаты непосредственно участвуют в образовании климатов восточных побережий. На восток Южной Америки, Австралии и Южной Африки пассаты приносят мТВ. Они способствуют выпадению осадков на восточных склонах береговых поднятий. В летнее время количество осадков увеличивается, т.к. усиливается пассатная циркуляция и влагосодержание Вм возрастает. С продвижением вглубь континентов, Вм трансформируются и количество осадков снижается. Более быстрое превращение мТВ в кТВ происходит в холодный период. Для этих районов характерны тропические влажные (пассатно влажные) климаты.

Особенно большую роль циркуляция пассатного типа играет в формировании климата северной, наиболее широкой части Африки, которая к тому же расположена в непосредственном соседстве с огромным материковым блоком Евразии. Северо-восточный пассат устойчиво наблюдается в течение всего года между 30 0 и 17 0 с.ш. над территорией северной Африки. Вм, перенесенные пассатным потоком, формируются в области повышенного давления тридцатых широт, располагающейся над севером Африки и Аравией. По своим свойствам это кТВм, которые очень сухие и осадков не дают. Поэтому, в зоне влияния этого воздушного потока формируется самая большая по площади пустыня мира – Сахара. Сахару называют «детищем северо-восточного пассата».

В зимний период над внутренними районами Северных материков развиваются обширные области с высоким атмосферным давлением: Канадский, Северо-Американский, Азиатский антициклоны. Наибольшей устойчивостью отличается Азиатский антициклон, центр которого расположен над северной Монголией и южным Забайкальем. Вм, формирующиеся в этих областях повышенного давления, отличаются сухостью и очень низкими температурами. Растекание Вм из Азиатского антициклона обусловливает снижение температур и отсутствие зимних осадков на огромных пространствах Северной, Центральной, Восточной Азии.

В летний период внутренние районы материков прогреваются, над ними формируются барические депрессии, в которые затягиваются Вм с окраин материков. Например, летние муссонноподобные ветры с Мексиканского залива, столкновение тихоокеанский и атлантических Вм над внутренними районами Мексиканского нагорья с развитием внутритропической конвергенции; аналогичные процессы развиваются летом южного полушария над внутренними районами Южной Африки.

На фоне общей циркуляции атмосферы в ряде регионов проявляется местная циркуляция, обусловленная географическими особенностями соответствующей территории: характером рельефа, резкими контрастами температуры воздуха, подстилающей поверхностью и др. Существует много локально обусловленных ветров, носящих местные наименования. Среди местных ветров обособленные группы образуют бризовые ветры, горно-долинные ветры, нисходящие (фёновые) ветры, синоптические региональные ветры (их формирование связано со специфической, чаще других повторяющейся, синоптической ситуацией): сирокко, самум, хамсин, вилли-вилли и др.; штормовые (торнадо, смерч, тайфун) ветры.