Воздушные течения в области повышенного давления

Схема глобальной циркуляции атмосферы

Циркуляция атмосферы — совокупность воздушных течений над земной поверхностью. Воздушные течения по своим масштабам изменяются от десятков и сотен метров (такие движения создают локальные ветра) до сотен и тысяч километров, приводя к формированию в тропосфере циклонов, антициклонов, муссонов и пассатов. В стратосфере происходят преимущественно зональные переносы (что обуславливает существование широтной зональности)[1].

Общая циркуляция атмосферы — система замкнутых течений воздушных масс, проявляющихся в масштабах континентов и океанов или всего земного шара. Местные циркуляции атмосферы определяются физико-географическими условиями конкретной местности. К ним относятся бризы, горно-долинные ветры и другие[2].

Движение воздуха происходит из областей высокого давления, создаваемого более плотным холодным воздухом, в более тёплые области с низким атмосферным давлением[источник не указан 529 дней]. Температура различается в связи с тем, что на разных широтах поверхность Земли по-разному прогревается Солнцем и земная поверхность имеет различные физические свойства, особенно из-за её разделения на сушу и море. Кроме того, на движение воздуха влияет вращение Земли вокруг своей оси и неоднородность её поверхности, что вызывает трение воздуха о почву и его увлечение[3]. Первоначальным источником энергии всех циркуляционных процессов в атмосфере Земли является лучистая энергия Солнца. Энергия циркуляции атмосферы постоянно расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечного излучения[4].

Общая циркуляция атмосферы[править | править код]

Общая циркуляция атмосферы приводит к переносу вещества и энергии в атмосфере как в широтном, так и в меридианном направлениях, из-за чего являются важнейшим климатообразующим процессом, влияя на погоду в любом месте планеты[1]. В тропосфере в ней участвуют пассаты, муссоны, а также переносы воздушных масс, связанные с циклонами и антициклонами (циклоническая деятельность).

Вертикальная скорость на 500 hPa, июльское среднее. Восходящие (отрицательные величины) концентрируются близко к солнечному экватору; нисходящие (положительные величины) более рассредоточены.

Глобальными элементами атмосферной циркуляции в тропосфере являются три (в каждом полушарии) циркуляционные ячейки — ячейка Хэдли, ячейка Феррела, полярная ячейка.

В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах.[5]. Движение воздуха происходит из зоны высокого атмосферного давления в зону низкого атмосферного давления. Так как чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается, в нижних слоях атмосферы существует преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору[1][3]. Однако, Земля также вращается вокруг своей оси, поэтому на движущийся воздух действует сила Кориолиса и отклоняет это движение к западу. В верхних слоях тропосферы образуется обратное движение воздушных масс: от экватора к полюсам. Его кориолисова сила постоянно отклоняет к востоку, и чем дальше, тем больше. И в районах около 30 градусов северной и южной широты движение становится направленным с запада на восток параллельно экватору. В результате попавшему в эти широты воздуху некуда деваться на такой высоте, и он опускается вниз к земле. Здесь образуется область наиболее высокого давления. Так образуются пассаты — постоянные ветры, дующие по направлению к экватору и на запад, и так как заворачивающая сила действует постоянно, при приближении к экватору пассаты дуют почти параллельно ему[3]. Воздушные течения верхних слоёв, направленные от экватора к тропикам, называются антипассатами. Пассаты и антипассаты как бы образуют воздушное колесо, по которому поддерживается непрерывный круговорот воздуха между экватором и тропиками. Между пассатами Северного и Южного полушарий находится внутритропическая зона конвергенции[1].

В течение года эта зона смещается от экватора в более нагретое летнее полушарие. В результате в некоторых местах, особенно в бассейне Индийского океана, где основное направление переноса воздуха зимой — с запада на восток, летом оно заменяется противоположным. Такие переносы воздуха называются тропическими муссонами. Циклоническая деятельность связывает зону тропической циркуляции с циркуляцией в умеренных широтах, и между ними происходит обмен тёплым и холодным воздухом. В результате междуширотного обмена воздухом происходит перенос тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, что приводит к сохранению теплового равновесия на Земле[3].

На самом деле циркуляция атмосферы непрерывно изменяется, как из-за сезонных изменений в распределении тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и из-за образования и перемещения в атмосфере циклонов и антициклонов. Циклоны и антициклоны перемещаются в общем по направлению к востоку, при этом циклоны отклоняются в сторону полюсов, а антициклоны — в сторону от полюсов[4].

Таким образом образуются:

зоны повышенного давления:
- по обе стороны от экватора на широтах около 35 градусов;
- в районе полюсов на широтах выше 65 градусов.
зоны пониженного давления:
- экваториальная депрессия — вдоль экватора;
- субполярные депрессии — в субполярных широтах[4].

Этому распределению давления соответствуют западный перенос в умеренных широтах и восточный перенос в тропических и высоких широтах. В Южном полушарии, зональность циркуляции атмосферы выражена лучше, чем в Северном, так как там в основном океаны. Ветер в пассатах изменяется слабо и эти изменения мало меняют характер циркуляции. В среднем около 80 раз в год в некоторых районах внутритропической зоны конвергенции, развиваются тропические циклоны, которые резко изменяют установившийся режим ветров и состояние погоды в тропиках, реже за их пределами. Во внетропических широтах циклоны менее интенсивны, чем тропические. Развитие и прохождение циклонов и антициклонов — явление повседневное. Меридиональные составляющие циркуляции атмосферы, связанные с циклонической деятельностью во внетропических широтах, быстро и часто меняются. Однако бывает, что в течение нескольких суток и иногда даже недель обширные и высокие циклоны и антициклоны почти не меняют своё положение. Тогда происходят противоположно направленные длительные меридиональные переносы воздуха, иногда во всей толще тропосферы, которые распространяются над большими площадями и даже над всем полушарием. Поэтому во внетропических широтах различают два основных типа циркуляции над полушарием или большим его сектором: зональный, с преобладанием зонального, чаще всего западного переноса, и меридиональный, со смежными переносами воздуха по направлению к низким и высоким широтам. Меридиональный тип циркуляции осуществляет значительно больший междуширотный перенос тепла, чем зональный[4].

Циркуляция атмосферы также обеспечивает распределение влаги как между климатическими поясами, так и внутри них. Обилие осадков в экваториальном поясе обеспечивается не только собственным высоким испарением, но и переносом влаги (благодаря общей циркуляции атмосферы) из тропических и субэкваториальных поясов.
В субэкваториальном поясе циркуляция атмосферы обеспечивает смену сезонов. Когда муссон дует с моря, идут обильные дожди. Когда муссон дует со стороны засушливой суши, наступает сезон засухи.
Тропический пояс суше, чем экваториальный и субэкваториальный, так как общая циркуляция атмосферы переносит влагу к экватору. Кроме того, преобладают ветры с востока на запад, поэтому благодаря влаге, испарившейся с поверхности морей и океанов, в восточных частях материков выпадает достаточно много дождей. Дальше на запад дождей не хватает, климат становится аридным. Так образуются целые пояса пустынь, таких как Сахара или пустыни Австралии.

См. также[править | править код]

Термодинамика атмосферы
Цикл индекса

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Кругосвет.ру — Атмосферы циркуляция
Кругосвет.ру — Проявления солнечной активности на Земле

Литература[править | править код]

Циркуляция атмосферы // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
Погосян Х. П., Общая циркуляция атмосферы, Л., 1972.

Источник

« Предыдущий вопрос

Загрузка

Что это

Шпаргалки на телефон — незаменимая вещь при сдаче экзаменов, подготовке к контрольным работам и т.д.
Благодаря нашему сервису вы получаете возможность скачать
на телефон шпаргалки по метеорологии и климатологии.
Все шпаргалки представлены в популярных форматах fb2, txt, ePub , html,
а также существует версия java шпаргалки в виде удобного приложения для мобильного телефона, которые можно скачать за символическую плату.
Достаточно скачать шпаргалки по метеорологии и климатологии — и никакой экзамен вам не страшен!

Сообщество

Не нашли что искали?

Если вам нужен индивидуальный подбор или работа на заказа — воспользуйтесь этой формой.

Следующий вопрос »

Воздушные течения в области пониженного и повышенного давления. Местные ветры — бризы, фен, бора.

Различают 2 типа годового хода давления воздуха,морской и континентальный.В теплое время года материк нагревается быстрее,сильнее океана. В результате на материках летом создается пониженное давление воздуха в сравнении с океаном. Зимой наоборот. О распределении воздуха на поверхности земного шара дают географические карты,на которых пункты имеющие одинаковое давление соединения между собой линиями-изобарами,которые позволяют выделить область повышенного и пониженного давления на поверхности земного шара. В области пониженного давления давление убывает от периферии к центру. Достигая минимума носит название барического минимума. В области повышенного давления оно в центре достигает максимума и носит барического максимума.
Местные ветры возникают в определенных районах под влиянием местных условий. Бриз-ветры образующиеся на берегах рек,морей,океанов,озер,меняющие направление 2 раза в сутки. Днем с моря на сушу,ночью с с уши на море. Фен-теплый ветер очень сухой,дующий с гор покрытых ледниками и снегом.Фены могут образовываться когда горныю систему занимает антициклон,при этом происходит общее опускание воздуха,тогда наблюдается по обеим склонам. Теплота и сухость фенов вызывается причинами:воздух при своем движении встречает препятствие. Фены дующие в летнее время года способствует быстрому созреванию фруктов,плодов. В зимние могут вызывать лавины. Бора-разновидность горных ветров. Она как и фен представляет ветер падающий с гор,но при боре в отличии от фена опускается холодный воздух. Это очень сильный ветер,дующий с горных хребтов к теплым морям.

1. Общая циркуляция атмосферы

Под
общей
циркуляцией атмосферы
обычно понимают совокупность течений
воздуха крупных масштабов, благодаря
которым осуществляется обмен его по
горизонтали и вертикали.

Другими
словами общая циркуляция атмосферы –
система крупномасштабных воздушных
течений по Земле (т.е. течений, соизмеримых
по размерам с большими частями материков
и океанов).

Основными
крупномасштабными атмосферными
движениями являются воздушные течения,
обусловленные разностью температуры
между различными широтами вблизи земной
поверхности и на высотах. К ним относятся
также воздушные течения в системе
циклонов и антициклонов, тропосферные
и стратосферные струйные течения,
пассаты и муссоны. Именно эти виды
воздушных течений играют важную роль
в формировании погоды и климата.
Мелкомасштабные движения (бризы,
горно-долинные ветры, шквалы, смерчи и
пр.) имеют местное значение, они зарождаются
(шквалы, смерчи) или разрушаются под
влиянием крупномасштабной циркуляции.

Исследования
общей циркуляции атмосферы начались в
XVII–XVIII вв. с попыток объяснить пассатную
циркуляцию. В середине XIX века Мори уже
дал схему циркуляции атмосферы на всем
земном шаре. В XIX–XX вв. основой для
изучения общей циркуляции атмосферы
служили карты средних значений
метеоэлементов (температуры, давления,
ветра, осадков). Были установлены сезонные
характеристики ветра, давления,
температуры и общие черты климата в
разных районах земного шара. Но эти
значения не могли дать исчерпывающей
информации о многообразии непериодических
процессов. Отсутствовали данные о
распределении метеоэлементов на высотах,
что увеличивало трудности.

В
результате переоценки роли средних
карт приземного давления и ветра долгое
время главенствовало представление о
малой изменчивости характера атмосферных
процессов в низких широтах, об устойчивости
субтропических антициклонов, зимнего
сибирского антициклона. С развитием
синоптических карт появилась возможность
изучать непериодические процессы.

С
введением анализа атмосферных фронтов
было сделано несколько попыток создать
схемы общей циркуляции атмосферы. В
этих схемах большое значение в
междуширотном обмене придавалось
вертикальной циркуляции, представляемой
в виде замкнутых и незамкнутых колес.
При изображении междуширотного обмена
между экватором и тропиками всеми
исследователями принималось классическое
представление о пассатной циркуляции,
основу которой дали Галлей (1686) и Гадлей
(1735) (ячейка Гадлея).

Изучался
и междуширотный обмен на высотах.
Показано, что он осуществляется путем
горизонтального переноса, в котором
главную роль играют струйные течения.

Очевидно,
невозможно построить одну схему общей
циркуляции атмосферы, которая бы
полностью отражала многообразие ее
характера над материками и океанами в
разные сезоны года. В настоящее время
при построении схем общей циркуляции
атмосферы исходят из положения
квазигеострофичности течений обшей
циркуляции, т.е. приближены к геострофическому
ветру. В слое трения течения отклоняются
от геострофичности ветра и от изобар,
но зная средний угол отклонения, можно
восстановить по полю давления поле
ветра.

В
свободной атмосфере, где отклонения
течений общей циркуляции от геострофичности
ветра невелики, течения можно назвать
квазигеострофичным. Условия
квазигеострофичности не выполняется
на экваторе (сила Кориолиса равна нулю
или ничтожно мала и не может уравновесить
силу горизонтального барического
градиента).

Факторы,
определяющие общую циркуляцию атмосферы:

лучистая
энергия Солнца;
вращение
Земли;
влияние
подстилающей поверхности;
сила
трения.

Лучистая
энергия Солнца
приводит к нагреванию земной поверхности,
а от нее путем теплообмена нагревается
атмосфера. Около 2% поступающей энергии
превращается в кинетическую.

Рассмотрим
гипотетический случай: Земля не вращается.
На полюсах холодно, образовались
устойчивые области высокого давления.
На экваторе жарко, т.е. сформировалась
область низкого давления, идет постоянный
восходящий поток воздуха, выпадают
осадки. Вдоль земной поверхности ветры
дуют от полюсов к экватору, где воздух
поднимается и растекается к полюсам
(рисунок 68).

Воздушные течения в области повышенного давления

Рисунок
68 – Циркуляции атмосферы на невращающейся
планете

Область
высокого атмосферного давления вблизи
полюсов и область низкого давления
вблизи экватора, появление которых
связано с термическими условиями
(температурным режимом) называются
термическими максимумами и минимумом.
По образному выражению Шулейкина В.В.,
на экваторе находится нагреватель, а
на полюсах – холодильники. Они создают
тепловую машину, первого рода, вызывающую
межширотный обмен воздуха. Термическая
разница между широтами вызывает
меридиональную составляющую атмосферной
циркуляции.

Вращение
Земли.
При решении теоретических задач по
общей циркуляции атмосферы скорость
вращения Земли обычно принимается
постоянной, хотя установлено, что она
подвержена сезонным и внутрисезонным
изменениям.

Вследствие
вращения Земли значительно усложняется
рассмотренная выше схема. В действие
вступает отклоняющая сила Кориолиса.
Массы воздуха, растекающиеся в верхних
слоях атмосферы от экватора постепенно
отклоняются в северном полушарии вправо,
в южном – влево (так возникает зональная
составляющая циркуляции атмосферы). На
широтах 20–30° их движение становится
параллельным экватору, и дальше им
заворачивать некуда: подпирает идущий
от экватора воздух. Воздуху как бы
становится тесно, создаются полосы
высокого атмосферного давления,
образование которых связано с характером
движения воздуха, а не с его температурой.
Поэтому она называется динамическими
областями высокого давления, от
приполярных термических мах они
отделяются динамическими областями
относительно пониженного атмосферного
давления (рисунок 69).

Воздушные течения в области повышенного давления

Рисунок
69 – Общая циркуляция атмосферы

В
динамических областях высокого
атмосферного давления воздух начинает
опускаться, при опускании влажность
его становится низкой. В этих широтах
(с некоторыми отклонениями) по всем
континентам Земли прослеживается полоса
пустынь, полупустынь и сухих степей. В
северном полушарии это пустыни Мексики,
Аравии, Сахара, Ирана и Афганистана,
Средней Азии, Тар, Такла-Макан, Гоби,
горные пустыни Тибета; в южном – Атакама,
Намиб, Калахари, пустыни в Австралии.

От
динамических максимумов, находящихся
в тропических широтах, ветры устремляются
в 2 стороны: к экватору и средним широтам.
Постоянные ветры, дующие к экватору в
северном полушарии, отклоняются вправо
и из северных превращаются в северо-восточные
(в южном аналогично, из южных в
южно-восточные). В приэкваториальной
области направление и тех, и других
становится близким к восточному. Эти
ветры носят название пассатов1.

Ветры,
дующие в сторону умеренных широт, под
действием силы Кориолиса в конечном
итоге превращаются в западные. Поэтому
в средних широтах 45–60º преобладают
западные ветры, составляющие западный
перенос2
(западные воздушные течения умеренных
широт).

Приполярные
термические максимумы давления создают
свои системы ветров, которые, растекаясь
от полюсов к умеренным широтам и
отклоняясь вправо (в северном полушарии)
или влево (в южном) становятся
северо-восточными и юго-восточными.

В
июне–августе Солнце находится в зените
над тропическими широтами Северного
полушария, соответственно в декабре–феврале
– Южного полушария. Поэтому широта
наибольшего прогревания (термический
экватор) несколько смещается по сезонам,
а вместе с ней – и термическая зона
низкого давления3
и динамические области повышенного и
пониженного давления. Но их взаимное
расположение сохраняется.

Такая
схема общей циркуляции атмосферы была
бы при условии, что поверхность планеты
была бы совершенно однородной, что одно
и тоже количество солнечной радиации,
поступающей на земную поверхность
вызывало бы в любом месте земного шара
повышение температуры на одну и ту же
величину, а при одинаковой отдаче энергии
– температура одинаково понижалась.
На самом деле это не так!

Различия
в нагревании материков и океанов вызывают
возникновение тепловой машины второго
рода (по В.В. Шулейнину).

Влияние
подстилающей поверхности
в создании сезонных особенностей общей
циркуляции атмосферы велико. Поверхность
суши в обоих полушариях распределяется
неравномерно: суша занимает 39,3% площади
в северном полушарии и 19,1% в южном. При
этом в экваториальной зоне обоих
полушарий материки занимают примерно
одинаковую площадь, а в высоких и средних
широтах отличия значительны. Особенно
существенно то, что в южном полушарии
благодаря Антарктиде между 80 и 90° ю.ш.
суша занимает 100% площади, а между 40 и
60º ю.ш. только 0–4%. В северном полушарии
80–90ºс.ш. – 0–20%, 40–60º с.ш. – 43,5–61%.

Материки
имеют сложные очертания, горные системы
заставляют ветры менять направление.
Все это вносит свои коррективы в общую
циркуляцию атмосферы.

Влияние
материков и океанов на температуру
воздуха не ограничивается лишь приземным
слоем, а распространяется на всю
тропосферу путем турбулентного
перемешивания.

Так,
в зимнее время на одинаковой широте
материки имеют температуру Т1,
а океаны – более высокую температуру
Т2
(Т2>Т1).
В соответствии с этими условиями, если
выделить единичный объем воздуха, то
он, проходя над материком вплоть до
восточного берега, будет охлаждаться.
Охлаждение будет тем медленнее, чем
дальше от западного берега удалится
воздух. Вступая на океан, он будет сначала
быстро, а затем медленнее нагреваться.
В результате изотермы примут волнообразный
вид (рисунок 70).

Воздушные течения в области повышенного давления

Рисунок
70 – Влияние подстилающей поверхности
на распределение температуры воздуха

Фактическое
расположение изогипс на картах
относительной барической топографии
января близко к расположению изотерм.
Летом влияние материков и океанов
обратное, поэтому изотермы располагаются
противоположно (волны тепла над сушей
и холода над океанами), хотя и несколько
сглажено.

В
южном полушарии изотермы следуют в
широтном направлении, т.к. здесь в средних
широтах нет чередующихся массивов суши
и океанов, а Антарктида способствует
формированию более низких температур,
чем в Арктике.

Сила
трения уменьшает
скорость ветра и отклоняет его направление
от первоначального.

Таким
образом, зональность циркуляции
проявляется в преобладании меридиональных
составляющих барического градиента
над широтными, а следовательно в
преобладании широтных составляющих
ветра над меридиональными. При этом то
или иное направление ветра (западное
или восточное) преобладает одновременно
или постоянно в значительной по широте
зоне земного шара. В тропиках – восточное;
в умеренных широтах – западное (но резко
меняется); на востоке Азии – велика
меридиональная составляющая.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Воздушные течения в области повышенного давления

Общая циркуляция атмосферы[править | править код]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Литература[править | править код]

Не нашли что искали?

Воздушные течения в области пониженного и повышенного давления. Местные ветры — бризы, фен, бора.

Похожие вопросы

1. Общая циркуляция атмосферы