Тропическая и внетропическая циркуляция - Метеорология и климатология
Сущность общей циркуляции атмосферы. Общей циркуляцией атмосферы называют совокупность воздушных течений большого масштаба, соизмеримых с большими частями материков и океанов. Она представляет собой сложную и постоянно меняющуюся систему воздушных течений. Разнообразие проявлений общей циркуляции атмосферы зависит главным образом от постоянно возникающих в ней огромных волн и вихрей, по-разному развивающихся и перемещающихся. Однако в общей циркуляции атмосферы можно подметить устойчивые особенности, повторяющиеся из года в год. Такие особенности хорошо выявляются за большой промежуток времени, при котором ежедневные возмущения циркуляции сглаживаются.
Течения общей циркуляции в большей части тропосферы направлены почти по изобарам. Только в слое трения и вблизи экватора, где сила Кориолиса близка к нулю, направление ветра сильно отклоняется от изобар в сторону низкого давления.
Зональность в распределении давления обусловливает и зональность воздушных течений (рис. 1). Однако циклоническая деятельность и неравномерное нагревание суши и моря существенно нарушают зональность. Последняя проявляется только в преобладании широтных составляющих ветра над меридиональными.
Зональность общей циркуляции атмосферы возрастает с высотой, так как с высотой ослабевает сила трения, циклоническая деятельность и тепловые различия между сушей и морем.
Отклонения от строгой зональности играют в общей циркуляции исключительно важную роль. Как бы ни были невелики меридиональные составляющие в общей циркуляции, но именно за их счет происходит обмен воздуха и тепла между высокими и низкими широтами Земли.
Тропическая циркуляция. Следствием тропической циркуляции атмосферы является система сравнительно постоянных ветров у земной поверхности -- пассатов, тропических муссонов и тропических циклонов.
Пассаты -- это устойчивые в общем восточные ветры умеренной скорости (5--8 м/сек), дующие на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления в каждом полушарии (рис. 2).
В слоях у земной поверхности, где действует трение, ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. Поэтому в таких случаях вместо восточных ветров получаются северо-восточные или юго-восточные в зависимости от полушария.
Вертикальная мощность пассатов растет от нуля вблизи центров субтропических антициклонов до всей толщи тропосферы вблизи экватора.
Муссоны -- это устойчивые воздушные течения с сезонной сменой направления ветра. Устойчивость муссонов связана с устойчивым распределением атмосферного давления в течение сезона, а их смена -- с изменением в распределении давления от сезона к сезону (рис. 3).
Основной причиной возникновения тропических муссонов является различное нагревание полушарий в течение года. Если по обе стороны от экватора находится океан, то сезонные смещения невелики, и муссоны не получают особого развития, как, например, над Тихим океаном. Но над материками (например, над Африкой) распределение давления меняется от января к июлю очень сильно, что и приводит к тропическим муссонам. Особенно мощные тропические муссоны в бассейне Индийского океана объясняются тем, что сезонные изменения температуры полушарий здесь усилены влиянием огромного материка Азии к северу от экватора, прогретым летом и охлажденным зимой.
Преобладание переноса воздуха зимой с материка на океан и летом с океана на материк приводит к важным особенностям погоды и климата тропических муссонов. Дождливый сезон совпадает с летним муссоном, а сухой сезон -- с зимним муссоном.
В некоторых случаях возникают сильные тропические возмущения, сопровождающиеся ураганными ветрами. Такие возмущения называются тропическими циклонами (рис. 4). Районы их возникновения лежат между 20 и 5° широты в каждом полушарии. У экватора тропические циклоны наблюдаются редко, так как отклоняющая сила вращения Земли здесь слишком мала или равна нулю. Тропические циклоны возникают только над морем; если возникший циклон попадает на сушу, он быстро затухает в связи с увеличенным трением и соответствующим увеличением тока воздуха внутрь циклона в нижних слоях.
Развитие циклона связано с мощным подъемом нагретого и влажного воздуха над большой площадью океана. Воздух в циклоне втягивается внутрь и поднимается вверх, а в высоких слоях вытекает из циклона, что поддерживает в нем дефицит влажности.
Возникший циклон перемещается в общем с востока на запад, т. е. в направлении общего переноса воздуха в приэкваториальной зоне. При этом он отклоняется к высоким широтам (например, в северном полушарии движется к северо-западу) (рис. 5).
Давление в центре циклона падает до 885 мб, диаметр его несколько сотен километров, скорость ветра в нем достигает 20-- 50 м/сек, а отдельные порывы до 100 м/сек. В тропическом циклоне образуется почти сплошное гигантское грозовое облако; выпадают сильные ливневые осадки.
Тропические циклоны вызывают сильное волнение в море, угрожающее катастрофой. Плоские берега, вблизи которых проходит циклон, иногда затапливаются гигантскими волнами, что приводит к огромным разрушениям и человеческим жертвам.
Внетропическая циркуляция. Особенностью атмосферной циркуляции во внетропических широтах является постоянное возникновение, развитие и перемещение крупномасштабных атмосферных возмущений с пониженным и повышенным давлением -- циклонов и антициклонов. Преобладающий западный перенос представляет результат совокупного действия возникающих здесь атмосферных возмущений. Муссонная циркуляция имеет подчиненное значение.
В течение года во внетропических широтах каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Хорошо развитый циклон может иметь в поперечнике две -- три тысячи километров (см. рис. 4). Вертикальная мощность циклона увеличивается по мере его развития. В глубоких циклонах давление понижается до 950 мб, а минимальное наблюдавшееся -- до 923 мб. Ветры иногда достигают штормовых скоростей на больших территориях, особенно в южном полушарии. Отдельные порывы ветра могут достигать 60 м/сек.
Жизнь циклона продолжается несколько суток. В первой половине существования циклон углубляется, во второй -- заполняется и затухает, так как холодный фронт постепенно нагоняет теплый фронт и смыкается с ним (рис. 6). В некоторых случаях циклон существует долго, особенно если он объединяется с другими циклонами, образуя одну общую глубокую, обширную и малоподвижную область низкого давления, так называемый центральный циклон (рис 7).
Циклоны обычно перемещаются в направлении общего переноса воздуха в средней и верхней тропосфере, т. е. с запада на восток. Но в их движении имеется составляющая, направленная к высоким широтам. Поэтому наиболее глубокие циклоны наблюдаются в субполярных широтах: в северном полушарии -- на севере Атлантического и Тихого океанов (исландская и алеутская депрессии центральных циклонов), в южном полушарии -- вблизи Антарктиды. Скорость перемещения циклона 30--40 км/час, в отдельных случаях 80 км/час и более.
Циклонические области характеризуются увеличенной облачностью и осадками. В передней части циклона осадки обложные, в тыловой части -- ливневые.
Между циклонами возникают и развиваются подвижные антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как в циклонах, но в поздней стадии развития антициклоны чаще, чем циклоны, принимают малоподвижное состояние и могут сохраняться в нем по многу дней. В перемещении антициклонов имеется составляющая, направленная к низким широтам. Поэтому происходит накопление антициклонов в субтропических зонах высокого давления (см. рис. 7). Зимой также происходит развитие, накопление и усиление антициклонов над охлажденными материками умеренных широт, особенно над Азией.
По мере развития антициклона мощные слои в нем медленно "оседают", что приводит к их нагреванию. В связи с этим воздух удаляется от насыщения и преобладает малооблачная и сухая погода. При ясной погоде зимой в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, а от нее будут выхолаживаться и прилегающие слои воздуха. Барические градиенты и ветры во внутренних частях антициклонов обычно слабые; у поверхности земли нередки штили.
В тылу каждого циклона серии холодный полярный воздух проникает все дальше в низкие широты. Тропический воздух продвигается в передних частях развивающихся циклонов в высокие широты. Таким образом, при посредстве циклонов и антициклонов происходит обмен воздухом между низкими и высокими широтами Земли.
Между субполярными областями скопления циклонов и субтропическими областями скопления антициклонов в пределах верхней тропосферы и нижней стратосферы может образовываться зона резких изменений температуры и давления - высотная фронтальная зона. Здесь возникают воздушные потоки очень большой скорости (порядка 50-100 м/с), которые называются струйными течениями. Их протяженность - тысячи километров, ширина - сотни километров.
Там, где распределение давления в течение сезона обладает достаточной устойчивостью и где оно резко меняется от сезона к сезону, возникают внетропические муссоны.
Местные ветры. Местными называют ветры, характерные для определенных географических районов. В одних случаях они возникают в результате местных обострений общей циркуляции атмосферы, в других связаны с влияние рельефа на общую циркуляцию, иногда являются проявлением местной циркуляции.
К первой категории относятся сильные ветры разной природы. Например, при прохождении средиземноморских циклонов над северной Африкой могут возникать сильные жаркие ветры. Их появление связано с сильным прогреванием нижнего слоя воздуха над пустыней и увеличением градиента в связи с этим. Обычно это сухие, пыльные шквалистые ветры, но иногда сопровождаются грозами. В разных районах они отражают местные особенности синоптической ситуации и имеют местные названия: сирокко в Алжире, самум в Аравии, хамсин в Египте.
Ко второй категории относятся порывистые ветры, возникающие в тех случаях, когда воздушные течения общей циркуляции атмосферы пересекают горные хребты. Примером такого ветра является фен. Температура воздуха при фене сильно повышается; относительная влажность резко падает. Продолжительность фена от нескольких часов до нескольких суток, скорость до 20 м/сек. Фен может возникнуть в том случае, если воздушное течение общей циркуляции пересекает хребет достаточной высоты. С подветренной стороны воздух оттекает от хребта; создается разряжение, вследствие которого воздух выше лежащих слоев засасывается вниз в виде нисходящего ветра. Воздух, опускающийся по склонам гор, нагревается по сухоадиабатическому закону, т. е. на один градус на каждые 100 м спуска, так как он удаляется от точки насыщения. Поэтому он придет к подножью склона, имея более высокую температуру, чем температура воздуха, ранее занимавшего подножье.
Фены наблюдаются в Альпах, на Западном Кавказе (Теберда, Кутаиси), на южном берегу Крыма и в других местах.
К третьей категории относятся ветры с суточной сменой направления и небольшой скоростью: бризы и горнодолинные.
Бризы дуют днем с моря на сушу, ночью с суши на море. Они распространяются в глубь суши или моря на десятки километров и захватывают слой в несколько сотен метров и даже до 2 км. Бризы связаны с суточным ходом температуры поверхности суши и моря. Днем суша нагрета больше, чем море. Поэтому изобарические поверхности над сушей приподнимаются сравнительно с морем и на высоте создается горизонтальный барический градиент, направленный в сторону моря. Происходит отток воздуха по направлению градиента. Так как движение развивается в течение короткого времени, то отклоняющая сила вращения Земли не может уравновесить барический градиент: движение направлено с большой составляющей, поэтому внизу устанавливается барический градиент, направленный с моря на сушу, а с ним и соответствующий перенос воздуха в нижнем слое. Обратные условия будут ночью, когда суша охлаждается и становится холоднее моря. Перенос воздуха внизу будет с берега на море.
Горно-долинные ветры днем дуют вверх по долине и по склонам гор, ночью в обратном направлении. Вертикальная мощность их измеряется километрами. Днем склоны гор нагреты сильнее воздуха. Поэтому воздух в непосредственной близости к склону нагревается сильнее, чем воздух, расположенный дальше от склона, и в атмосфере устанавливается горизонтальный градиент температуры, направленный от склона в свободную атмосферу. Более теплый воздух у склона начинает подниматься по склону вверх. Подъем воздуха приводит к усиленному образованию облаков на склонах. Ночью при охлаждении склонов условия меняются на обратные, и воздух стекает по склонам вниз.
Похожие статьи
-
Пассаты и антипассаты. Погода пассатов, Пассаты: - Метеорология и климатология
Пассаты: Устойчивые ветры восточной четверти, дующие в течение всего года над океанами на обращенной к экватору периферии субтропических антициклонов в...
-
Наземные гидрометеостанции. Обледенение самолетов - Метеорология и климатология
Гидрометеорологической станцией можно назвать любое место, где на протяжении длительного времени (годы) производятся простейшие гидрометеорологические...
-
Антипассаты: - Метеорология и климатология
Вертикальная мощность пассатов увеличивается к экватору. Под 20-й параллелью она равна 2-4 км. Вблизи экватора, особенно в летнем полушарии, восточные...
-
Обледенение самолетов - Метеорология и климатология
Обледенение самолета, опасное явление, ухудшающее аэродинамические характеристики и летные качества самолета, его устойчивость и управляемость,...
-
Радиационные туманы:, Туманы испарения. - Метеорология и климатология
Различают два типа: приземные и высокие. Приземные туманы наблюдаются только над сушей в ясные и тихие ночи. Они связаны с ночным радиационным...
-
Виды туманов и условия их образования: - Метеорология и климатология
Туман образуется в том случае, если у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Необходимые для этого ядра...
-
Области распространения, Природные условия - Влажный тропический лес сельва
Сельва (португ. selvas, от лат. silva лес) - влажный тропический лес, который расположен в основном в Южной Америке. Это свыше 4 тыс. видов деревьев, что...
-
Типы и условия образования туманов - Метеорология и климатология
Воздух часто, кажется нам, замутнен вследствие наличия в нем различных продуктов конденсации. Эти продукты рассеивают свет и приводят к ухудшению...
-
Всемирная метеорологическая организация - Метеорология и климатология
Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) является специализированным учреждением Организации Объединенных Наций и авторитетным источником информации...
-
Литература - Метеорология и климатология
1. Лосев К. С., Ступкин В. В. О научно-технической информации по гидрометеорологии. - Метеорология, 1978, N 4, с. 116-121. 2. Хайтун С. Д. Наукометрия....
-
Погода пассатов: - Метеорология и климатология
В нижнем слое пассатов воздух вследствие влияния трения течет с составляющей, направленной к экватору. На восточной периферии каждого субтропического...
-
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ И ДИНАМИКА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ - Основы географии
Эндогенная энергия - энергия земных недр, которая поступает в ГО главным образом в двух формах: теплового потока (теллурические токи) и путем...
-
Выбор схемы циркуляции жидкости - Объемный гидропривод
При решении этого вопроса надо учесть следующие обстоятельства. В открытой схеме всасывающая линия насоса и сливная - гидродвигателя разомкнуты между...
-
Физико-географические пояса - Атлантический океан
Океан включает в себя все физико-географические пояса кроме северного полярного. Северный субполярный (субарктический) пояс охватывает воды у острова...
-
Проблема исчезновения и охрана - Влажный тропический лес сельва
Легкие нашей планеты - именно так можно назвать тропические леса Амазонки, которые являются самым мощным производителем кислорода на Земле. Тем не менее,...
-
В настоящее время исследованию многолетних колебаний глобальных полей температуры воздуха, осадков посвящено большое число работ [1-5]. Несомненный...
-
Вертикальная и горизонтальная структура биома - Влажный тропический лес сельва
Климатические условия сельвы способствуют развитию пышной вечнозеленой растительности со слабовыраженным ярусным строением. Травяной ярус влажного...
-
Причерноморский рекреационный район - География рекреационного природопользования в России
Причерноморье действительно заслуживает только превосходных степеней в оценке его рекреационного потенциала. Для него характерна исключительно высокая...
-
Особенности фауны - Влажный тропический лес сельва
Животный мир экваториальных лесов богат и разнообразен. В структуре сообщества животных можно четко выделить почвенный, подстилочный и наземный ярусы, а...
-
Особенности флоры - Влажный тропический лес сельва
Растительность сельвы исключительно богата и разнообразна и насчитывает около 50 тыс. видов (т. е. 1/4 всех видов, известных ученым) Здесь насчитывается...
-
Тропические пустыни - Рекреационные ресурсы зоны тропических пустынь
К этому типу относятся пустыни Аравии, Сирии, Ирака, Афганистана и Пакистана; исключительно своеобразная пустыня Атакама в Чили; пустыня Тар на...
-
Направление воздушных течений в связи с расположением областей высокого и низкого давления большую часть года на территории округа близко к зональному....
-
Джунгарское Алатау - Физико-географическая характеристика высотной поясности Казахстана
Климат Джунгарского Алатау умеренно континентальный горный и высокогорный. Сумма температур воздуха 100 изменяется от 22000 у северного подножия горной...
-
Строение атмосферы - Строение атмосферы, ее химический состав и физические свойства
Масса атмосферы составляет 5.3-1015 т. В слое до 5,5 км содержится 50%, до 25 км - 95% и до 30 км - 99% всей массы атмосферы. Тридцатикилометровый слой...
-
Парниковый эффект - Основы географии
ПЭ атмосферы - это разность между средней температурой поверхности планеты и ее радиационной (эффективной) температурой, под которой планета видна из...
-
Усть - Балыкское месторождение - нефтяное месторождение, которое находится в Российской Федерации. Оно расположилось в Ханты - Мансийском автономном...
-
Климат - Эфиопское Нагорье и плато Сомали
Исключительное своеобразие геологического строения и региона сочетается с большим своеобразием и контрастами его климатических условий. В их формировании...
-
В ходе исследования было рассчитано суммарное количество циклонов за каждый месяц года всего исследуемого периода и общегодовое количество циклонов в...
-
Положение Ю. А. преимущественно в низких широтах обусловливает большой приток солнечного тепла: радиационный баланс почти повсеместно равен 60-90 Ккал/см...
-
Моретрясения - Землетрясения и моретрясения
Если эпицентр землетрясения находится на дне моря или на суше, но вблизи от морского берега, то на море возникают явления, которые принято называть...
-
СПУСК ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ КОЛОННЫ - Заканчивание скважин
По инклинограмме определяют участки резкого изменения азимутального и зенитного углов. Участки сужений, выступов и перегибов ствола скважины тщательно...
-
Существует ряд факторов, которые следует учитывать при проектировании процесса ГРП. 1) Литологическая характеристика пласта, а именно тип коллектора,...
-
1. На бурении шпуров в проходческих забоях - самоходная бурильная установка типа "Миниматик DO7-240". 2. На погрузочно-доставочных операциях при проходке...
-
Существует несколько технологических схем разобщения пластов пои их поинтервальном освоении (рис. 1). Перекрытие пластов изолирующими пробками Применяют...
-
Кемеровская область расположена в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности, в основном в пределах бассейна реки Томь, и занимает площадь 95,7...
-
Необычные облака - Образование и свойства облаков
Перламутровые облака практически не оказывают влияния на погоду. Они формируются на высотах в 15-30 км и состоят из кристалликов льда, на которых...
-
Климатические условия - Природно-климатические и инженерно-геологические условия криолитозоны
Климатический геологический сырьевой инвестиционный Климат Вилюйского района является резко континентальным. Зимой погода ясная, с низкими температурами....
-
Топтунова Ольга Николаенва аспирант Анискина Ольга Георгиевна к. ф.-м. н. Санкт-Петербург, Россия В статье на основе данных реанализа решается задача...
-
Климат - Туристско-страноведческая характеристика Японии
Климат Японии, за исключением острова Хоккайдо, -- это климат страны, лежащий в умеренной зоне, с четырьмя четко различимыми временами года и двумя...
-
Круговорот воды в природе - Основы географии
Одним из важнейших процессов в ГО является Круговорот воды . Водные потоки выполняют большую разрушительную и одновременно созидательную работу,...
Тропическая и внетропическая циркуляция - Метеорология и климатология