Область пониженного давления с ветрами
Каким бы невесомым ни казался нам воздух, он оказывает давление на земную поверхность. Оно постоянно изменяется, что приводит к возникновению ветров.
Атмосферное давление
Воздух имеет определённый вес. Он оказывает на земную поверхность давление в среднем 1 килограмм 33 грамма на каждый квадратный сантиметр. Холодный воздух тяжелее тёплого и поэтому давит на поверхность сильнее. Солнце нагревает земную поверхность неравномерно, из-за этого неравномерно нагревается и воздух. В связи с этим на поверхности образуются области с более высоким и более низким атмосферным давлением. Они последовательно сменяют друг друга от экватора к полюсам.
Традиционно давление воздуха измеряют ртутным барометром. Показателем давления служит высота ртутного столба, которая измеряется в миллиметрах (мм рт. ст.). Среднее давление на уровне моря при температуре О С составляет 760 мм рт. ст. Эта величина принимается за нормальное атмосферное давление. Па географических картах для изображения величины давления используют способ особых изолиний — изобар. Области высокого давления, окружённые изобарами, обозначают буквой — В, а низкого — Н.
Ветер
Неравномерное распределение атмосферной) давления у земной поверхности — основная причина возникновения горизонтального перемещения воздуха — ветра. Ветер всегда дует из областей с высоким давлением в области с низким давлением и характеризуется направлением, скоростью и силой. Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда он дует. Например, северо-восточный ветер дует с северо-востока на юго-запад. Для изображения направления ветров на карте используются стрелки.
О направлении господствующих ветров в данной местности можно судить по специальному графику — розе ветров. На нём отмечается число дней, в течение которых дул ветер того или иного направления. Роза ветров может быть построена на день, месяц или год. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с) и зависит от разницы в давлении между областями повышенного и пониженного давления. Сила ветра зависит от его скорости и определяется по шкале Бофорта от 0 до 12 баллов.
Постоянные ветры
Постоянные ветры образуются вследствие существования на Земле поясов повышенного и пониженного атмосферного давления. От 30-х широт, где сформировались пояса высокого давления, к экватору — в сторону пояса низкого давления дуют пассаты. Из областей высокого давления 30-х широт в области пониженного давления в умеренных широтах дуют постоянные ветры западного переноса. В полярных широтах господствуют полярные восточные ветры.
Благодаря осевому вращению Земли ветры отклоняются от своего первоначального направления в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Например, южные ветры приобретают в Северном полушарии юго-западное направление, а в Южном полушарии юго-восточное.
Сезонные ветры
Сезонные ветры возникают в определённые сезоны года. К ним относят муссоны — ветры, возникающие на границе суши и моря и дважды в год меняющие своё направление на противоположное. Причина их возникновения — неравномерность нагревания и охлаждения воды и суши и, как следствие, сезонная смена давления.
Суточные ветры
Разница в нагревании и охлаждении суши и океанов проявляется не только в разные сезоны года, но и в различное время суток. Поэтому на границе суши с морем или озером в течение суток идёт образование бризов.
Значение ветров
Венгры могут изменять погоду, перенося огромные массы тёплого или холодного воздуха, облака, а вместе с ними и осадки. Именно ветер переносит влажный воздух океанов на материки. В ветреную погоду в городах легче дышится, так как ветер уносит загрязнённый воздух. Ветры, дующие над морями и океанами, порождают волны и течения. На участках суши, лишённых растительности, ветер может выдувать горные породы, вызывать пыльные бури и эрозию почв. Ветры, дующие постоянно в одном и том же направлении, всегда были морякам верными помощниками, наполняя паруса и подгоняя корабли. Люди издавна использовали энергию ветра и строили ветряные мельницы. Сегодня в ряде районов действуют ветровые электростанции, которые превращают силу ветра в электричество.
Источник
Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.
Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:
- Бар (1 Ба=100000 Па);
- миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
- килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см2=98066 Па);
- техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).
Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.
В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа – жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.
Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.
Влияние атмосферного давления на погоду
Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).
Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.
Нормальное атмосферное давление
Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.
Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.
Повышенное и пониженное атмосферное давление
В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.
Источник
Воздушные массы постоянно циркулируют в атмосфере. Их названия соответственны тому месту на карте, где они были образованы. Воздушные массы бывают континентальные (образовываются над сушей) и морские (образовываются над водной поверхностью). Они оказывают давление на поверхность земли и на всех населяющих ее существ. Это воздействие имеет разную силу. Область пониженного давления в атмосфере — это шторм или циклон. Однако это касается измерений на поверхности, соотносимой с уровнем моря. В горах областью пониженного давления характеризуется нормальное состояние атмосферы. Это обычное явление здесь.
Атмосферное давление
Область пониженного давления в атмосфере — это относительный показатель.
Его следует рассматривать как параметр, измеряемый над уровнем моря. Нормальным считается в этом случае величина 765 мм ртутного столба. Чем больше высота производимых измерений, тем формирующиеся области атмосферного давления становятся ниже. На границе снежных шапок в горах этот показатель считается нормальным при значении 350 мм ртутного столба.
Благодаря этому понятие областей пониженного атмосферного давления рассматривается с точки зрения показателя и окружающих воздушных масс. Для каждой местности, где были они сформированы, определяют характерные особенности, влияющие на циркуляцию. Определение погоды в том или ином регионе всегда соотносится с исследованиями всех природных явлений, возникающих в регионе.
Циркуляция воздуха
Образование областей пониженного атмосферного давления воздуха связано с процессом его циркуляции.
Она происходит из-за наклона земной оси и неоднородности прогрева планеты на экваторе и полюсах.
Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется благодаря высоким температурам на экваторе. Он при нагреве расширяется и поднимается вверх. А учитывая тот факт, что на полюсах происходит обратное действие и возникает повышенное давление, происходит циркуляция воздушных масс.
Причем, если в одной области образовывается низкое давление, то в другой обязательно будет формироваться повышенное.
Определение циклона
Область пониженного давления в атмосфере — это циклон. Он проявляется в виде шторма или даже смерча. В центре циклона давление значительно ниже, чем по краям.
Если он образовался в северном полушарии, движение воздушных масс будет совершаться против циркуляции часовой стрелки. В южной стороне планеты — наоборот. Сила Кориолиса двигает циклон вправо, а в южном — влево.
Область пониженного атмосферного давления, где формируется смерч или шторм, располагается изначально над водной поверхностью. Поэтому такое явление природы приносит с собой дождливую, облачную погоду. Частые порывы ветра вызваны разницей давления в центре и периферии циклона. Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется с летними дождями и похолоданием, а зимой — оттепелями и снегопадами. Воздух при этом движется от края циклона к его центру, где он поднимается и охлаждается.
Механизм образования
Вихрь циклона принято называть «кольцом змеи». Его диаметр порой достигает нескольких тысяч километров.
Область пониженного давления воздуха формируется в умеренных широтах. Это происходит при столкновении теплых влажных воздушных потоков со стороны экватора с холодными сухими потоками с полюсов. Между этими противоположностями появляется граница, называемая фронтом. Холодный воздух немного оттесняет теплый слой. Его массы сталкиваются между собой. Начинается эллипсоидное движение. Захватывая близлежащие слои воздуха, циклон движется со скоростью до 50 км/ч. Периферия вращается быстрее, чем центр. В зависимости от расположения возникновения, случаются порой очень сильные шторма. Они несут разрушения порой невообразимых масштабов. Область пониженного давления в атмосфере — это смерч. В его центре наблюдается недостаток воздуха. Холодные ветра восполняют его. Теплые воздушные потоки вытесняется вверх, остывает, а влага конденсируется в виде осадков. Продолжительность жизни шторма разная и зависит от географии местности.
Тропический вихрь
Вихри тропических широт гораздо сильнее образующихся в умеренных широтах циклонов.
В районе 5-20 градусов южной и северной широты над поверхностью океана возникают подобные природные явления. Там, где формируется область пониженного атмосферного давления, происходит движение воздушных масс. Однако в тропических циклонах оно порой очень велико. Достигает 10-30 м/с. Центр его называют «глаз бури». Здесь наблюдается тихая погода. Чем он шире, тем разрушительнее буря. Обычно «глаз бури» составляет 30 км, но бывает, доходит до 70 км. Глобальное потепление приводит к увеличению мощи циклонов тропических широт. Конечно, встречаются и незначительные по силе подобные погодные явления. Однако мощные штормы и ураганы порой доходят до Европейских стран, Америки, где оставляют колоссальные разрушения с многочисленными жертвами.
Виды циклонов
Область пониженного атмосферного давления воздуха бывает различной силы. Различают 4 типа циклонов:
- Возмущение, которое характеризуется движением воздуха со скоростью не более 17 м/с.
- Депрессия — скорость находится в диапазоне 17-20 м/с.
- Штормом называю циклон, центр которого движется до 38 м/с.
- Если движение «глаза бури» превышает 39 м/с, это уже ураган.
Это общепринятая классификация. Природа порой подбрасывает человечеству «сюрпризы» в виде непредвиденных по силе в нехарактерных широтах бурь. Например, в 1999 г. Западню Европу потряс мощный ураган «Лотарь». Метеорологи его не смогли предвидеть, так как его чудовищная сила привела к зашкаливанию датчиков. Некоторые из них даже не сработали.
Более 70 человек погибли из-за разбушевавшейся стихии.
Наименование вихрей
Чтоб избежать путаницы в определении метеорологами циклонов, область пониженного атмосферного давления начали называть каждый своим именем. Они отражали все его параметры, координаты и скорость передвижения. Было предложено именовать их цифрами и буквами, названиями птиц и животных. Очень популярным было называть циклоны женскими именами. Это было удобно и эффективно. Однако в конце 70-х и мужские имена стали применяться для таких целей. Подобная система позволила избежать ошибок и путаницы при обмене информацией о приближающемся шторме.
Ознакомившись с представленной выше информацией, можно прийти к выводу, что область пониженного давления — это циклон. Он приносит с собой влажную, пасмурную погоду. По силе различают как незначительные возмущения, так и ужасающие ураганы. Они могут принести как незначительные ухудшения погоды, так и крайне большие разрушения. Разобравшись в механизме их возникновения, можно понять, почему с каждым годом наблюдается рост сильных бурь и смерчей, которые порой появляются в совершенно непредвиденных для них областях. К этому приводит глобальное потепление, вызванное деятельностью человека на планете.
Источник
- Главная
- Учебные материалы
- География
- Атмосферное давление и ветры
Атмосферное давление и ветры
Воздух, окружающий Землю, имеет массу и давит на земную поверхность и все на ней находящееся. За нормальное атмосферное давление принимают давление 1013 гектопаскалей или 760 мм ртутного столба — это среднее давление на уровне моря. Для измерения давления воздуха созданы ртутные чашечные барометры и металлическиебарометры-анероиды. Линии, соединяющие точки с одинаковым давлением, называютсяизобарами.
Область с пониженным давлением называют барическим минимумом, или циклоном. А систему замкнутых изобар с высоким давлением в центре — барическим максимумом, илиантициклоном. Разница в давлении вызывает перемещения воздуха. Горизонтальные движения воздуха называют ветром. Скорость ветра измеряется в м/с и измеряется анемометрами.
Круговая диаграмма отражающая повторяемость ветров в различных направлениях в течение года, называется розой ветров. Выделяют три группы ветров: местные (вызванные местными условиями), ветры циклонов и антициклонов и ветры, являющиеся частьюобщей циркуляции атмосферы. К местным ветрам относятся бризы, горно-долинные ветры. Они дуют с суточной периодичность с холодной поверхности на более прогретую, и причина их возникновения кроется в разной теплоемкости контрастных по свойствам сред. Вода значительно более теплоемка и нагревается и остывает медленнее. Поэтому дневной бриз дует с водоема на нагретое побережье, а ночной с быстро остывшей суши на остающуюся теплой водную гладь. С бризами связаны весьма низкие для тропиков температуры побережий (+15…+20 °c) и большая влажность воздуха береговых пустынь.Горно-долинный ветер направлен днем с равнин в горы, а ночью наоборот имеет нисходящий характер — в этом случае более инертными в нагреванию являются равнинные районы. Эти ветры действуют только при малых общих градиентах давления, а с усилением крупномасштабных атмосферных процессов прекращаются или ослабевают. Другой пример местного ветра — фен — сильный, порывистый ветер дующий с гор в долины. При подъеме воздух адиабатически (то есть без теплообмена с окружающей средой) расширяется, охлаждается, в результате чего уменьшается количество влаги, которое он может содержать — выпадают осадки. Когда воздух переваливает через горный хребет и опускается по подветренному склону, он становится теплее и суше.
Общая схема распределения давления и циркуляции атмосферы — результат неравномерного нагревания земной поверхности, возникающих в экваториальных широтах мощных конвективных токов и отклоняющей потоки воздуха силы Кориолиса. В тропических широтах (20-30°) направление растекающегося в верхних слоях атмосферы воздуха становится параллельным экватору. Создается повышенное давление, воздух начинает опускаться, при этом влажность его понижается и осадки практически не образуются. В этих широтах по всей Земле прослеживается полоса пустынь и полупустынь. От динамических максимумов давления тропических широт ветры устремляются к экватору и в средние широты. В Северном полушарии они отклоняются вправо, в Южном — влево. Первые называются пассатами(постоянные северо-восточные ветры, дующие от тропиков к экватору), вторые постепенно трансформируются до западных, господствующих в умеренных широтах. Приполярные барические максимумы создают свои системы ветров, растекающихся от полюсов.
Эта общая схема нарушается разницей в нагреве суши и моря, стоящими на пути ветров горами. На контакте суши и моря образуются ветры переменных направлений. Крупномасштабные потоки в системе океан-материк, меняющие направления по сезонам года называются муссонами. Летний муссон приносит на материк много осадков.
Наиболее крупные воздушные течения планетарного масштаба, соизмеримые по величине с материками и океанами, захватывающие всю тропосферу и нижнюю стратосферу (примерно до 20 км) и характеризующиеся относительным постоянством, создают общую циркуляцию атмосферы. В тропосфере к ним относятся пассаты, западные ветры умеренных широт и восточные ветры приполярных областей, а также муссоны. Иногда к ветровым потокам общей циркуляции атмосферы относят ветры циклонов и антициклонов.
В циклонах (областях пониженного давления) ветры дуют от периферии к центру, где наиболее низкое давление. При этом в северном полушарии они отклоняются вправо и образуют круговые вихревые поднимающиеся потоки воздуха диаметром до 1000-2000 км против часовой стрелки. В Южном полушарии они отклоняются влево и соответственно по часовой стрелке. В антициклонах (областях повышенного давления) ветры дуют от центра. В результате отклонения возникают такие же крупные вихревые опускающиеся потоки воздуха по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в южном.
Основными «ветроразделами» Земли являются субтропические пояса высокого давления. От них воздушные массы оттекают к экватору, образуя пассаты, и в сторону умеренных широт, образуя западные ветры.
В экваториальной периферии субтропических антициклонов образуются пассаты — ветры, дующие от тропиков к экватору. Им свойственно постоянное направление: преимущественно северо-восточное в Северном полушарии и юго-восточное — в Южном. Над океаном они дуют весь год, поскольку океанические субтропические максимумы постоянны; над сушей — лишь зимой.
В умеренных широтах господствующими являются западные ветры. Однако это идеальная схема. В умеренных широтах, где весьма характерна встреча теплых воздушных масс со стороны тропиков и холодных — из полярных областей, постоянно возникают фронтальные циклоны и антициклоны, в которых и осуществляется перенос воздуха с запада на восток.
На восточных побережьях материков в умеренных и субтропических широтах Северного полушария, где по мере удаления от океанических субтропических максимумов ослабевают западные ветры, наблюдается муссонная циркуляция. Муссоны — воздушные потоки сезонного характера, меняющие направление зимой и летом на противоположное. Во внетропических широтах муссоны вызваны различным нагреванием суши и моря в один и тот же сезон года. Они выражены в основном в Северном полушарии. Зимний северо-западный муссон дует с охлажденной суши (из Азиатского и Канадского максимумов) в сторону теплого незамерзающего океана (Алеутский и Исландский минимумы). Летний юго-восточный муссон дует со стороны океана (из Северо-Тихоокеанского и Северо-Атлантического максимумов) на нагретую сушу. Летний муссон, таким образом, является «нарушителем» западных ветров, господствующих в умеренном поясе.
Тропические (экваториальные) муссоны имеют другое происхождение. Как известно, экваториальная барическая депрессия перемещается вслед за Солнцем. В июле она располагается на 15-25° с. ш. Поэтому юго-восточный пассат Южного полушария пересекает экватор и устремляется к барической депрессии, отклоняясь при этом в северном полушарии вправо и приобретая юго-западное направление, — образуется летний экваториальный муссон Северного полушария. В январе барическая депрессиясмещается в Южное полушарие примерно на 5° ю. ш. Туда устремляется северо-восточный пассат Северного полушария, изменяющий свое направление в Южном полушарии на северо-западное. Этот ветер для Северного полушария является зимним тропическим муссоном, а для Южного — летним экваториальным муссоном. Тропические (экваториальные) муссоны — результат различий в нагреве Северного и Южного полушарий. Поскольку контрасты подстилающей поверхности, а следовательно, и нагрева максимальны между Южной Азией и Индийским океаном, именно в этих регионах они получили наиболее широкое распространение.
В полярных областях преобладают северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южном.
Лекция добавлена 07.03.2014 в 14:06:22
Источник
