Суточный и годовой ход давления воздуха

Данные систематических метеорологических наблюдений показывают, что давление атмосферы претерпевает значительные изменения как во времени, так и в пространстве. Важнейшим следствием изменения давления является изменение погоды. Кроме этого, изменения давления влияют на закономерности распространения различного рода физических полей в атмосфере, как-то: акустического, электромагнитного и т. д. Изменения давления воздуха имеют как периодический, так и апериодический характер. Рассмотрим причины периодических изменений давления.

После логарифмирования и дифференцирования формулы (13, 12) при условии, что z = const и движения в атмосфере отсутствуют, получаем

Из этой формулы видно, что при неизменной средней температуре столба воздуха (dT_m = 0) изменение давления на одном уровне (Р_o или р_z) прямо пропорционально изменению давления на другом уровне. Такие изменения при dT_m = 0 возможны только за счет движения воздуха, поэтому здесь мы их рассматривать не будем.

Если dT_m > 0, т. е. происходит прогрев столба воздуха, то dp₀ < 0 — давление уменьшается. Это значит, что при повышении средней температуры столба воздуха его давление понижается и, наоборот, при dT_m< 0 dp_o> 0 — давление повышается.

Таким образом, прогрев столба воздуха сопровождается понижением давления в нем, а охлаждение воздуха приводит к повышению атмосферного давления. Это же справедливо и для случая, когда повышение или понижение температуры воздуха происходит за счет его движения, т. е. когда соответственно теплый или холодный воздух заменяется другим.

Суточный ход. Наиболее четко суточная периодичность давления проявляется в тропической зоне, где она реже маскируется колебаниями непериодического характера. Там в течение суток наблюдаются два максимума и два минимума давления. Максимумы падают на 10 и 22 часа по местному времени, минумумы — на 4 и 16 час. Наибольшая амплитуда суточных колебаний наблюдается в экваториальной зоне, откуда она постепенно уменьшается по мере увеличения широты. Амплитуда суточного хода в тропиках составляет 3—4 мб, в умеренном поясе не более 0,3—0,6 мб; здесь суточный ход обнаруживается с трудом.

Суточные колебания давления обусловлены как суточными колебаниями температуры, так и атмосферными приливами. Их амплитуды в значительной степени зависят от местных условий. Путем гармонического анализа непрерывных записей хода давления во времени найдены волны с периодами в 24, 12, 8 и 6 час. Наиболее четко проявляется полусуточная волна (период 12 час.). Она вероятно, обусловлена резонансом солнечной приливной волны и полусуточной волны в ходе температуры воздуха. Другие волны, очевидно, есть результат сложения воздействия суточного хода температуры воздуха и приливообразующего действия Солнца и Луны.

Поскольку периодические суточные изменения температуры над океанами очень малы, то суточные колебания давления здесь еще меньше, чем над континентом. В связи с этим периодические суточные колебания давления большого практического значения не имеют.

Годовой ход. Годовые колебания давления зависят от годового хода температуры воздуха, от шпроты места, характера рельефа и характера атмосферных движений. Над океанами наблюдаются два максимума давления (летом и зимой) и два минимума (осенью и весной). Такой ход обусловлен как годовым ходом температуры воздуха, так и характером общей циркуляции атмосферы. Осенние и весенние минимумы возникают вследствие усиления циклонической деятельности, которая сильно сказывается и на летнем и зимнем максимумах. Над континентами средних широт максимум давления бывает зимой, а минимум— летом. Амплитуды годовых колебаний достигают 25—30 мб для континентов и 15—20 мб для океанов. Они увеличиваются с увеличением широты.

Годовой ход давления распространяется на всю толщу тропосферы, причем амплитуда его с увеличением высоты увеличивается. Характерно, что знак колебаний с высотой изменяется: максимум наблюдается летом, а минимум — зимой. Это объясняется тем, что в холодном воздухе давление с высотой изменяется быстрее, чем в теплом, поэтому максимуму у Земли соответствует минимум на некоторой высоте.

Апериодические изменения давления обусловлены адвекцией (переносом) воздушных масс, в результате которой теплый или холодный воздух над тем или иным пунктом заменяется другим, а также конвергенцией (сходимостью) и дивергенцией (расходимостью) воздушных течений.

При сходимости воздушных течений воздух над данным районом уплотняется, поэтому давление увеличивается, а при расходимости происходит разрежение воздуха и давление понижается. Поскольку зоны конвергенции и дивергенции воздушных течений неустойчивы в пространстве, то это приводит не только к временным, но и пространственным изменениям давления. Пространственные изменения бывают и систематическими. Так, с увеличением широты ускорения силы тяжести увеличиваются, а за счет этого увеличивается и давление воздуха, однако количественно этот эффект невелик, и его трудно выделить на фоне несистематических изменений.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. И. Егоров, И. М. Безуглый, В. А. Мнежинский, и др.

Источник: Морская гидрометеорология

Данные публикации будут полезны для курсантав морских учебных заведений и капитанаов/штурманов гражданского флота, интересующимся глубоким пониманием гидрометеорологии