Глобальная циркуляция атмосферы.

Распределение температуры, давления, влажности, ветра и т.п. в атмосфере Земли зависят как от местных и кратковременных условий, так и, прежде всего, от постоянно существующих общепланетных движений крупных воздушных масс, из которых слагается общая атмосферная циркуляция.

Общая циркуляция атмосферы обусловлена главным образом неравномерным притоком солнечной энергии на различные широты, отклоняющим действием вращения Земли и неоднородностью земной поверхности (ее расчлененностью на материки и океаны). Под воздействием указанных факторов в каждом полушарии в тропосфере возникает целый ряд отдельных циркуляций (колец), взаимно связанных друг с другом.

В Северном полушарии одно из наиболее очевидных вертикальных колец циркуляции имеет место между экватором и субтропическими широтами (широта 25–40°).

У экватора вследствие силь­ного нагревания воздух подни­мается в верхние слои тропосферы и оттуда в виде южных пото­ков, называемых антипассатами, движется к северу. Под воздейст­вием отклоняющей силы враще­ния Земли южное направление антипассатов сменяется юго-за­падным и на широте около 30° оно принимает западное направ­ление. Здесь воздух накаплива­ется и, опускаясь вниз, обра­зует пояс высокого давления, расчлененный на отдельные ан­тициклоны, что обусловлено наличием материков и океанов. В нижних слоях от широты 30—33° наблюдаются потоки воздуха к экватору, называемые пассатами. Пассаты вначале имеют северное направление, а по мере удаления к югу становятся северо-восточными. Они наблюдаются круглый год. Их скорость составляет 5—6 м/сек, а вертикальная мощность в среднем 4000 м.

Опускающийся в субтропиках воздух оттекает не только к эк­ватору, но и направляется к северу в виде юго-западных потоков. На широте около 40—50° он встречается с воздушными течениями умеренных широт и образует замкнутое кольцо циркуляции.

Воздух умеренного пояса имеет два слабо выраженных кольца циркуляции. На широте около 70—75° он встречается с сильно выхоложенными воздушными потоками, направленными от Север­ного полюса к югу. Северный холодный воздух в свою очередь образует отдельное замкнутое кольцо циркуляции.

По новейшим исследованиям циркуляция атмосферы не огра­ничивается только тропосферой. Установлено, что различные слои атмосферы физически взаимосвязаны и между ними имеет место вертикальный воздухообмен. Предполагается наличие целой си­стемы колец стратосферной, мезосферной и термосферной циркуляции, смыкающихся с кольцами тропосферной циркуляции.

В нижней тропосфере в ме­стах смыкания колец циркуляции встречаются разнородные воздушные течения, отделяющиеся друг от друга узкими переходны­ми зонами. В них формируются циклоны и антициклоны, которые вместе с локальным нагревом, рельефом и другими факторами существенно изменяют схему общей циркуляции атмосферы, при­давая ей сложный, переменный хаотический характер. В связи с этим приве­денная схема общей циркуляции атмосферы обнаруживается лишь на многолетних кли­матических картах среднего распределения давления и преобла­дающих направлений ветров. Более точная модель атмосферы до сих пор отсутствует.

Струйные течения.

Одним из проявлений глобальной циркуляции являются струйные течения. Они простираются на тысячи километров в длину, сотни километров в ширину и несколько километров в высоту. Ось струйного течения с максимальной скоростью ветра чаще всего располагается на 1–2 км ниже тропопаузы, скорость ветра в них превышает 100 км/ч.

Тропосферные струйные течения подразделяются на внетропические и субтропические.

Наиболее интенсивными и устойчивыми по времени являются субтропические струйные течения, которые в холодное время года в полосе 25—40° с. ш. могут опоясывать весь земной шар. Здесь максимальные скорости ветра могут достигать более 300 км/ч (достигают 750 км/ч).

Внетропические струйные течения (арктические и умеренных широт) отличаются большой подвижностью, а интенсивность их подвер­гается непрерывным изменениям. Преобладающим направлением струйных течений является с запада на восток, однако в умеренных широтах они часто изгибаются. Их скорости вблизи оси не превышают 300 км/ч. В холодное время года интенсивность струйных течений усиливается.

Воздушные массы

Упоминающиеся большие объемы воздуха в тропосфере, обладающие одинаковыми свойствами основных метеорологических элементов и перемещающиеся в одномиз течений общей циркуляции атмосферы называются воздушными массами. Воздушные массы могут иметь площадь в сотни тысяч и миллионы ква­дратных километров, а высота их лежит в пределах от 1—2 км (т.е., в свободной атмосфере) до уровня тропопаузы.

Воздушные массы подразделяются на теплые и холодные, устойчивые и неустойчивые. Теплой называется воздушная масса, имеющая более высокую температуру, чем подстилающая поверхность, на которую она распространяется. Такая масса вызывает потепление. Холодной называется воздушная масса, температура которой ниже температуры подстилающей поверхности. Такая масса вызывает похолодание.

Устойчивой называется воздушная масса, в ко­торой нет условий для развития восходящих движений воздуха (конвекции). Вертикальные движения могут воз­никать лишь в виде динамической турбулентности при го­ризонтальном движении воздуха. К такой воздушной мас­се обычно относятся теплые массы.

Неустойчивой называется воздушная масса, в ко­торой есть условия для развития восходящих движений воздуха (конвекции). К неустойчивым обычно относятся холод­ные массы.

По общей географической классификации воздушные массы различаются в зависимости от положения очага их формирования с учетом характера подстилающей поверхности (океан или материк). При этом выделяют следующие основные типы воздушных масс:

— арктический воздух (АВ): морской (мАВ) и континентальный (кАВ);

— умеренный воздух (УВ): морской (мУВ) и континентальный (кУВ);

— тропический воздух (ТВ): морской (мТВ) и континентальный (кТВ);

— экваториальный воздух (ЭВ).

Метеорологические условия в воздушных массах раз­личного географического типа зависят от времени года, от их влагосодержания и, главным образом, от того, над ка­кой подстилающей поверхностью (теплой или холодной) они перемещаются, выйдя из очага своего формирова­ния (т. е. приобретают они устойчивость или неустойчивость).