Влияние атмосферной циркуляции на температуру воздуха и осадки. Тема Атмосфера

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

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.

Систему перемещения воздуха над материками и океанами под влиянием энергии Солнца называют циркуляцией атмосферы . В результате неравномерного нагревания земной поверхности, а также влияния отклоняющей силы вращения Земли вокруг своей оси образуются пояса с разным атмосферным давлением. Воздух перемещается из поясов с более высоким атмосферным давлением в пояса с более низким атмосферным давлением. Это является основной причиной циркуляции атмосферы.

Необходимо учитывать, что пояса атмосферного давления могут смещаться по сезонам года. На это влияют различия в нагревании материков и океанов. Летом материки нагреваются быстрее и больше, чем океаны; теплый легкий воздух устремляется вверх, создавая над поверхностью материка разреженное пространство, - давление понижается. Поэтому воздух перемещается с океанов с более высоким давлением на сушу, где наблюдается низкое давление. Зимой, наоборот, суша охлаждается быстрее, а океан остается длительное время более теплым, и воздух перемещается с суши на море. Также надо отметить, что летом Северное полушарие нагревается больше, зимой - меньше. Поэтому пояса давления летом смещаются к северу, а зимой - к югу. Это отражается и на перемещении воздуха между поясами.

В экваториальных широтах из-за высокой солнечной радиации в течение года давление всегда пониженное. Это объясняется тем, что нагревающийся от земной поверхности воздух над экватором постоянно поднимается (восходящие воздушные потоки) и растекается к северу и югу от экватора в сторону тропических широт. Вследствие вращения Земли вокруг оси движущийся воздух отклоняется к востоку. В верхних слоях тропосферы на высоте 10-12 км он постепенно охлаждается. Над тропиками между 20 и 30 с. и ю. ш. остывший на высоте воздух начинает опускаться (нисходящие воздушные потоки). Поэтому в тропических широтах воздух, опускаясь, образует в приземном слое (у поверхности) повышенное давление. Здесь в течение года наблюдаются сплошные пояса повышенного давления.

В полярных широтах, над ледниками Антарктиды и Гренландии, дрейфующими ледяными полями Арктики в течение года наблюдаются низкие температуры воздуха и повышенное давление в течение года (воздух холодный и тяжелый).

Из поясов высокого давления (тропических и полярных широт) воздух у поверхности Земли движется к умеренным широтам. Здесь он нагревается и поднимается. Вследствие этого в умеренных широтах обоих полушарий формируются пояса пониженного давления.

Таким образом, распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. На Земле формируются пояса низкого (экваториальный и умеренные) и высокого давления (тропические и полярные). Возникающие пояса давления являются причиной перемещения воздуха в разных широтах, над сушей и морем, и определяют общую циркуляцию атмосферы (рис. 10).

Постоянные и сезонные ветры

Распределение поясов высокого и низкого давления на Земле вызывает возникновение постоянных ветров - пассатов, западных ветров умеренных широт, полярных восточных ветров, сезонных ветров - муссонов.

Ветры тропических широт

Пассаты - это ветры, которые дуют круглый год преимущественно над океаном от тропиков Северного и Южного полушарий к экватору, т. е. из области высокого давления в область низкого давления (см. рис. 10). Под влиянием вращения Земли вокруг оси пассаты отклоняются в Северном полушарии вправо, т. е. дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южном - влево и направлены с юго-востока на северо-запад.

Ветры умеренных широт

От тропических поясов высокого давления воздух поступает не только к экватору, но и в умеренные широты, где преобладает низкое давление. Вследствие вращения Земли воздушные течения постепенно отклоняются к востоку. Так они приобретают преимущественно западное направление. Такие ветры, действующие постоянно, называют западными ветрами . Они усиливаются в зимнее время и в течение года обеспечивают западный перенос воздуха.

Ветры полярных областей

В полярных областях Земли воздух перемещается от полярных областей высокого давления в сторону пониженного давления умеренных широт. Это преобладающие северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные - в Южном. Под влиянием вращения Земли ветры усиливаются и принимают восточное направление (откуда дуют) и способствуют общему восточному переносу воздуха. Антарктические ветры, в отличие от арктических, устойчивы и имеют большие скорости.

Сезонные ветры

Постоянно действующая общая циркуляция атмосферы нарушается сезонной циркуляцией. В отличие от постоянных ветров сезонное перемещение воздуха связано с меридиональным перемещением воздуха и вызвано температурными различиями между сушей и морем и неодинаковым давлением над ними. Такие сезонные ветры, меняющие свое направление два раза в год, называют муссонами . Летние муссоны дуют с прохладных океанов с высоким давлением на нагретые материки с низким давлением. Они приносят прохладный насыщенный влагой воздух и вызывают выпадение осадков. Зимний муссон дует с материков с высоким давлением на океан с низким давлением. Он несет холодный и сухой воздух, малооблачную сухую погоду (рис. 11). Действие внетропических муссонов проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов (на Дальнем Востоке России, в , на Аляске). (Найдите на карте атласа области действия пассатов, западных ветров, полярных восточных ветров, муссонов.)

В тропических широтах Земли муссоны связаны с различиями в температуре и давлении зимой и летом между Северным и Южным полушариями. Они способствуют обмену воздуха между полушариями (Тропическая Африка к северу от экватора, Восточная Африка к югу от экватора, Индостан, Индокитай, Восточный Китай и др).

Распределение осадков на Земле

Атмосферные осадки на земной поверхности распределяются неравномерно (рис. 12). Главные причины неравномерного распределения осадков - температура воздуха и общая циркуляция атмосферы. Распределение осадков на Земле также зависит от положения территории относительно Мирового океана, близости теплых или холодных течений, рельефа. (Изучите факторы распределения атмосферных осадков на земном шаре.)

Температура воздуха и общая циркуляция атмосферы определяют зональное выпадение атмосферных осадков.

Для экваториального пояса характерно максимальное количество осадков - до 2000 мм в год. На склонах некоторых гор выпадает до 6000-7000 мм, а, например, на склонах вулкана Камерун (Африка) - 10 000 мм. Большое количество осадков обусловлено высокой влажностью, а также господством восходящих потоков воздуха, благоприятствующих образованию облаков. Абсолютный максимум осадков приходится на предгорья Гималаев (Черапунджи - 12 000 мм). В тропических поясах выпадает за год наименьшее количество осадков (100-250 мм). Это Сахара, пустыни Аравии, Западной Австралии и другие территории земного шара. Минимальное количество характерно для пустыни Атакама (0,01 мм). Особенно бедны осадками западные побережья материков, омываемые холодными течениями (Перуанским, Калифорнийским, Бенгельским, Западно-Австралийским). Восточные побережья материков в тропиках (Флорида, юго-восточные части Азии и Африки, Восточная Австралия) орошаются дождями, приносимыми пассатами и муссонами.

В умеренных широтах в условиях пониженного атмосферного давления количество осадков увеличивается. Значительное количество осадков в умеренных широтах Северного полушария связано с западными ветрами. Однако существуют различия из-за большой площади материков. На западе (Западная Европа, северо-запад Северной Америки, западные склоны Анд) под влиянием морских воздушных масс осадки достигают 2000-3000 мм и более. В центральной части количество осадков составляет от 600 мм на западе до 300 мм на востоке. В районах действия муссонов (восточные побережья Северной Америки и Евразии) количество осадков увеличивается до 1000 мм.

Холодные области полярных широт в обоих полушариях отличаются малым количеством осадков (менее 250 мм). Основными причинами являются слабая солнечная радиация, низкие температуры воздуха, ничтожная величина испарения.

На всей Земле за год выпадает 520 тыс. км3 осадков. Из них над океанами - 79 % и над сушей - 21 %. В области экватора осадков выпадает много, почти половина всех осадков Земли. В тропических и полярных поясах (в областях высокого давления) осадков выпадает мало - там располагается большинство тропических и арктических пустынь земного шара.

Над земной поверхностью формируются постоянные ветры - пассаты (в тропических широтах), западные ветры (в умеренных широтах), восточные ветры полярных областей и сезонные - муссоны. В поясах низкого атмосферного давления осадков выпадает много, а в поясах высокого - мало.

Основные вопросы . Какие постоянныеветры формируются над земной поверхностью?Какая существует зависимость между поясами атмосферного давления и количеством осадков?

Циркуляция атмосферы. Понимание процессов циркуляции атмосферы поможет вам понимать процессы, происходящие в атмосфере, и даже в какой-то степени самим предвидеть изменения погоды. Циркуляция (от лат.circulation) обозначает вращение. Циркуляция атмосферы – это вся система воздушных течений над земным шаром (рис.2) Разница давления порождает движение воздуха из областей высокого давления в области низкого.

В экваториальных широтах давление всегда пониженное. Это объясняется тем, что нагревающийся от поверхности Земли воздух поднимается и уходит в сторону тропических широт. Потому над тропиками повышенное давление. В умеренных широтах давление пониженное по причине оттока воздуха более теплого воздуха в полярные широты. Воздух приходящий из умеренных широт создает повышенное давление над холодной поверхностью в Арктике и Антарктиде. Формируются пояса пониженного (экваториальный и умеренные) и повышенного давления (тропические и полярные).

Пассаты. На экваторе сильно нагретый воздух постоянно поднимается вверх, образуя восходящие потоки . За счет этого здесь формируется постоянный экваториальный пояс низкого давления. Воздух, поднявшийся над экватором, в верхних слоях тропосферы (10-12 км) растекается к полюсам. Постепенно он охлаждается и приблизительно над 30° северной и южной широты (т.е.в районе тропиков) начинает опускаться. Образуется избыток воздуха, за счет которого возникает пояс высокого давления (рис.).

Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а в тропическом близ тридцатых широт - высокое, то у поверхности Земли ветры дуют от поясов высокого давления к экватору. Такие ветры называют пассатами . Под влиянием вращения Земли вокруг оси пассаты отклоняются в северном полушарии вправо, т. е. на запад, и дуют с северо-востока на юго-запад, а в южном - влево и направлены с юго-востока на северо-запад (рис.)

Западные ветры умеренных широт. От тропических поясов высокого давления ветры дуют не только к экватору, но и в сторону полюсов, так как в районе умеренных широт (65° с. ш. и ю. ш.) преобладает низкое давление. Однако вследствие вращения Земли они постепенно отклоняются к востоку (в Северном полушарии - вправо, а в Южном - влево) и создают воздушный поток с запада на восток (см. рис. 15). Из областей высокого давления над тропиками и околополярных областей ветры дуют в область, где преобладает низкое давление, то есть к 65° с. ш. и ю. ш. Так в умеренных широтах образуются западные ветры.

В полярных областях Земли ветры дуют от полюсов, где располагаются области повышенного давления, к зонам пониженного давления умеренных широт. В этих областях обычны северо-восточные ветры в Арктике юго-восточные в Антарктике. Антарктические юго-восточные ветры в отличие от арктических северо-восточных устойчивы и имеют большие скорости.

Муссоны. Их название в переводе означает сезон (от араб, маусим - сезон). Характерная особенность муссонной циркуляции – смена направлений движения воздуха дважды в году в зависимости от сезона. Зимой муссон дует с суши на море, летом – с моря на сушу. Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью падает. В это время более прохладный морской воздух начинает перемещаться на сушу. Он приносит не очень жаркий, но насыщенный влагой воздух, выпадает много осадков. Зимой – все наоборот. Материк остывает значительно быстрее, чем океан. Над океаном устанавливается область низкого давления, а над материком - высокого, поэтому зимниймуссон дует с сушина море. Он несет холодный и сухой воздух, малооблачную сухую погоду. Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют огромные пространства океанов.(рис.5)

Распределение осадков на Земле. Атмосферные осадки на земной поверхности распределяются очень неравномерно. Одни территории страдают от избытка влаги, другие - от ее недостатка. Чем же можно объяснить такое неравномерное распределение осадков на поверхности Земли? Главная причина неравномерного распределение осадков - размещение поясов низкого и высокого атмосферного давления. (Изучите по карте «Годовое количество осадков» их распределение по земной поверхности. ) В области экватора и в других областях земной поверхности, где низкое давление, выпадает много осадков. В областях повышенного давления над тропиками и у полюсов осадков выпадает мало. (рис 4.).

Пассаты, западные ветры, северо-восточные и юго-восточные – постоянные ветры , муссоны – сезонные ветры, формирующиеся над земной поверхностью. Пояса атмосферного давления определяют количество осадков на земном шаре. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на формирование климата. Вследствие сочетания различных климатообразующих факторов климаты Земли очень разнообразны.

1.Что называется циркуляцией атмосферы?2. В каких районах Земли осадков выпадает мало, а в каких – много? Покажите их на карте и выделите закономерности.*3.Объясните причины постоянных ветров над земной поверхностью. **4.Какое влияние оказывает циркуляция атмосферы на климат вашей местности?

Морской сайт Россия нет 13 ноября 2016 Создано: 13 ноября 2016 Обновлено: 13 ноября 2016 Просмотров: 6134

Ветром называется движение воздуха из районов с более высоким давлением воздух в область более низкого давления. Скорость ветра определяется величиной разности атмосферного давления.

Влияние ветра в судовождении необходимо постоянно учитывать, т. к. он вызывает дрейф судна, штормовое волнение и т.п.
Из-за неравномерности нагревания различных частей земного шара существует система атмосферных течений планетарного масштаба (общая циркуляция атмосферы).

Воздушный поток состоит из отдельных вихрей, беспорядочно перемещающихся в пространстве. Поэтому скорость ветра, измеряемая в какой-либо точке,беспрерывно меняется во времени.
Наибольшие колебания скорости ветра наблюдаются в приводном слое. Для того чтобы иметь возможность сопоставлять скорости ветра, за стандартную высоту была принята высота 10 метров над уровнем моря.
Скорость ветра выражают в метрах в секунду, силу ветра - в баллах. Соотношение между ними определено шкалой Бофорта.

Колебания скорости ветра характеризуются коэффициентом порывистости,под которым понимается отношение максимальной скорости порывов ветра к его средней скорости, полученной за 5 – 10 минут.
С возрастанием средней скорости ветра коэффициент порывистости уменьшается. При больших скоростях ветра коэффициент порывистости равен примерно 1,2 - 1,4.

Пассаты - ветры, дующие весь год в одном направлении в зоне от экватора до 35° с. ш. и до 30° ю. ш. Устойчивы по направлению: в северном полушарии - северо-восточные, в южном - юго-восточные. Скорость - до 6 м/с.

Муссоны - ветры умеренных широт, летом дующие с океана на материк,зимой - с материка на океан. Достигают скорости 20 м/с. Муссоны приносят на побережье зимой сухую ясную и холодную погоду, летом - пасмурную, с дождями и туманами.

Бризы возникают вследствие неравномерного нагрева воды и суши в течение суток. В дневное время возникает ветер с моря на сушу (морской бриз). Ночью с охлажденного побережья - на море (береговой бриз). Скорость ветра 5 – 10 м/с.

Местные ветры возникают в отдельных районах вследствие особенностей рельефа и резко отличаются от общего воздушного потока: возникают в результате неравномерного прогрева (охлаждения) подстилающей поверхности. Подробные сведения о местных ветрах даются в лоциях и гидрометеорологических описаниях.

Бора - сильный и порывистый ветер, направленный вниз по горному склону. Приносит значительное похолодание. Наблюдается в местностях, где невысокий горный хребет граничит с морем, в периоды, когда над сушей увеличивается атмосферное давление и понижается температура по сравнению с давлением и температурой над морем.
В районе Новороссийской бухты бора действует в ноябре - марте со средними скоростями ветра около 20 м/с (отдельные порывы могут быть 50 - 60 м/с). Продолжительность действия от одних до трех суток.
Аналогичные ветры отмечаются на Новой Земле, на средиземноморском побережье Франции (мистраль) и у северных берегов Адриатического моря.

Сирокко - горячий и влажный ветер центральной части Средиземного моря сопровождается облачностью и осадками.

Смерчи - вихри над морем диаметром до нескольких десятков метров, состоящие из водяных брызг. Существуют до четверти суток и движутся со скоростью до 30 узлов. Скорость ветра внутри смерча может доходить до 100 м/с.

Штормовые ветры возникают преимущественно в областях с пониженным атмосферным давлением. Особенно большой силы достигают тропические циклоны, при которых скорость ветра нередко превышает 60 м/с.

Сильные штормы наблюдаются и в умеренных широтах. При движении воздушные теплые и холодные массы воздуха неизбежно соприкасаются друг с другом.

Переходная зона между этими массами называется атмосферным фронтом. Прохождение фронта сопровождается резким изменением погоды.

Атмосферный фронт может находиться в стационарном состоянии или в движении. Различают теплые, холодные фронты, а также фронты окклюзии. Основными атмосферными фронтами являются: арктические, полярные и тропические. На синоптических картах фронты изображают в виде линий (линия фронта).

Тёплый фронт образуется при наступлении теплых воздушных масс на холодные. На картах погоды тёплый фронт отмечается сплошной линией с полукругами вдоль фронта, указывающими в сторону более холодного воздуха и направление движения.
По мере приближения тёплого 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 (ветер поворачивает по часовой стрелке), падение давления прекращается и начинается его слабый рост, облака рассеиваются, осадки прекращаются.

Холодный фронт образуется при наступлении холодных воздушных масс на более теплые (рис.18.2). На картах погоды холодный фронт изображается сплошной линией с треугольниками вдоль фронта, указывающими в сторону более теплых температур и направление движения. Давление перед фронтом сильно и неравномерно падает, судно попадает в зону ливней, гроз, шквалов и сильного волнения.

Фронт окклюзии – это фронт, образованный слиянием теплого и холодного фронтов. Представляется сплошной линией с чередующимися треугольниками и полукругами.

Циклон - атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре. Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном.

Различают два основных вида циклонов - внетропические и тропические.

Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона.

Тропический циклон - циклон, образовавшийся в тропических широтах, это атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре со штормовыми скоростями ветра.
Сформировавшиеся тропические циклоны движутся вместе с воздушными массами с востока на запад, при этом постепенно отклоняясь к высоким широтам.
Для таких циклонов характерен также т. н. «глаз бури» - центральная область диаметром 20 - 30 км с относительно ясной и безветреной погодой. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов.

На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами (от китайского тай фын – большой ветер), а в Северной и Южной Америке - ураганами (исп. huracán по имени индейского бога ветра).
Принято считать, что шторм переходит в ураган при скорости ветра более 120 км/час, при скорости 180 км/час ураган называют сильным ураганом.