Макротурбулентный обмен воздушных масс

Междуширотный воздухообмен характерен для обоих полушарий, однако из структуры абсолютной топографии следует, что в северном полушарии он происходит более интенсивно, чем в южном. В основном этот обмен осуществляется циклонами и антициклонами, поэтому по картам их повторяемости и траекторий можно судить о масштабах макротурбулентности в обоих полушариях. В частности, в северном полушарии траектории циклонов во все сезоны пересекают большее число параллелей, чем в южном.

Для северного полушария характерны крупные нарушения западного переноса. Переход к меридиональной циркуляции часто сопровождается возникновением высотных деформационных полей с изоляцией (блокированием) высоких холодных циклонов на юге и теплых антициклонов на севере.

Для атмосферной циркуляции характерна пульсация интенсивности междуширотного обмена, в результате чего уменьшаются горизонтальные градиенты температуры экватор—полюс и интенсивность междуширотного обмена. Но так как прогревание воздуха в низких широтах и охлаждение его в высоких продолжается непрерывно, то вновь начинается увеличение междуширотных контрастов температуры.

Этот процесс существенно осложняется наличием материков и океанов, вследствие чего он в северном полушарии происходит неравномерно по долготам и концентрируется в определенных зонах, связанных с сезонной структурой термобарического поля тропосферы.

Кроме того, вследствие неравномерного распределения притекающей радиации в холодное полугодие в атмосфере всегда имеются большие запасы энергии, достаточные для развития интенсивной циклонической деятельности II меридиональной циркуляции. Поэтому в действительных условиях междуширотный воздухообмен происходит непрерывно как в северном, так и в южном полушариях.

Некоторые данные об атмосферных процессах и погода. Как следует из карт распределения контрастов температуры, в низких широтах между 20° N и 20 S контрасты температуры на единицу расстояния не превышают 2,0—3,0°, в средних широтах северного и южного полушарий они достигают максимума, а в высоких широтах вновь уменьшаются. В зонах наибольших контрастов над океанами, где преобладают циклоны, наблюдается наибольшая повторяемость облаков, осадков и сильных ветров.

Так, из карт повторяемости облаков и сильных ветров следует, что на севере Атлантики и Тихого океана, в зоне больших контрастов температуры, повторяемость пасмурного неба составляет 60—70% общего числа наблюдений, т. е. является наибольшей над северным полушарием. С зонами контрастов совпадает и наибольшая повторяемость сильных ветров (более 7 баллов).

При этом, если на повторяемости облачности и даже осадков сезонные различия циркуляции почти не отражаются, то повторяемость сильных ветров испытывает ярко выраженный годовой ход.

Объясняется это тем, что повторяемость циклонов над океанами от зимы к лету претерпевает малые изменения, что же касается интенсивности циклонической деятельности, то она находится в прямой зависимости от контрастов температуры. Поэтому повторяемость сильных ветров по мере ослабления контрастов температуры от зимы к лету уменьшается, а от лета к зиме возрастает в соответствии с увеличивающимися контрастами.

В южном полушарии наибольшая повторяемость пасмурного неба, как и повторяемость сильных ветров, имеет место в средних широтах (южнее 40° S), где она составляет 60—70% общего числа случаев со значительными колебаниями в течение года; повторяемость же сильных ветров изменяется в зависимости от сезонов, однако, в отличие от северного полушария, она здесь подвергается малым колебаниям. Если зимой в северном полушарии над Атлантикой наибольшая повторяемость сильных ветров местами достигает 40%, а на севере Тихого океана 30%, то к лету она уменьшается соответственно до 10 и 5%, т. е. в несколько раз.

В южном полушарии наибольшая повторяемость сильных ветров от зимы к лету уменьшается менее чем в два раза (от 40— 50% в июле до 20—30% в январе). Это находится в прямой связи с сезонными колебаниями контрастов, которые подвергаются значительным изменениям в северном полушарии и мало изменяются в южном.

Как следует из карт направлений ветра и сильных ветров, в южном полушарии между широтами 40 и 60° направление ветра довольно неустойчивое, хотя преобладающим является западное (от северо-западного до юго-западного). Такое распределение направления ветра определяется движением циклонов и антициклонов, гребней и ложбин с запада на восток.

Конечно, общее движение циклонов и антициклонов в западном направлении характерно и для северного полушария, однако в южном полушарии перемещение их между широтами происходит на меньшие расстояния, чем в северном.

Причина малых масштабов междуширотного обмена заключается не в «ветровом барьере», препятствующем притоку холодного воздуха из Антарктики в низкие широты и из тропиков в Антарктику. Ветровой барьер есть следствие больших контрастов температуры, обусловленный положением Антарктиды и отсутствием материков, выдающихся далеко в высокие широты южного полушария. Поэтому здесь западный перенос является значительно менее возмущенным, чем в северном полушарии. Характером расположения материков и океанов обусловлена большая разница климатических условий на обоих околополюсных пространствах.

Вследствие усиленного междуширотного воздухообмена температура в Арктике летом нередко повышается до 5—10°, а в отдельных случаях до 15—20° и выше. Зимой в Атлантическом секторе Арктики нередко наблюдается даже оттепель. Отсутствие в центре Арктики суши и открытый выход в сторону Атлантики способствуют развитию океанических течений, благодаря которым многолетние ледяные массивы дрейфуют в сторону Гренландского моря, а теплые воды Атлантического океана проникают через район Шпицбергена в Арктику.

Так как в центре Антарктики почти симметрично расположен огромный материк площадью около 14 млн. км², покрытый мощным ледяным щитом, то в соответствии с атмосферной циркуляцией океанические течения непосредственно вокруг Антарктиды направлены с востока на запад. В то же время между широтами 40 и 60° S циркуляция атмосферы, как и океанические течения, имеют западное направление.

По наблюдениям средний интервал времени между прохождением циклонов в районе Антарктики равен 3—4 дням. По этим же данным суточная изменчивость температуры при устойчивом состоянии погоды равна 1,0—1,5°, а при прохождении циклонов не превышает 3—4°. Это также указывает, что меридиональный обмен воздушных масс при циклонической деятельности происходит здесь заметно слабее, чем в северном полушарии.