Возникновение воздушных течений

Атмосфера находится в непрерывном движении. Горизонтальная составляющая движения воздуха называется ветром. Основной силой, вызывающей ветер, является горизонтальный барический градиент. В случае, когда изобарические поверхности совпадают с уроненными поверхностями, горизонтальные барические градиенты равны нулю и движение воздуха отсутствует. Движение воздуха (ветер) может возникнуть только тогда, когда уровенные поверхности не совпадают с изобарическими и на данной уровенной поверхности наблюдаются горизонтальные градиенты давления, отличные от нуля.

Одной из основных причин появления горизонтальных барических градиентов является неравномерное нагревание подстилающей поверхности, а следовательно, и атмосферы. Предположим, что в исходный момент изобарические поверхности а, b, с расположены так, как это дано на рис. 111 — сплошными линиями.

Далее допустим, что подстилающая поверхность и воздух над ней равномерно нагревались, в результате чего изобарические поверхности приняли положение а₁, b₁, с₁, указанное «а рисунке пунктиром. Давление в любой точке подстилающей поверхности не изменилось (количество воздуха осталось прежним), однако его изменение с высотой стало более медленным, т. е. на верхних уровнях давление возросло. Величина приращения давления оценивается по формуле (13, 15), из которой следует, что при одном и том же изменении средней температуры столба воздуха изменение давления или высоты залегания изобарической поверхности увеличивается по мере увеличения высоты над уровнем моря.

Теперь предположим, что в средней части рассматриваемого района по каким-то причинам произошло местное нагревание воздуха. В результате этого, над этим районом давление с высотой будет убывать медленнее и вертикальная барическая ступень возрастет; увеличится и расстояние между изобарическими поверхностями — над нагретой областью они поднимутся.

Вследствие этого над нагретой областью на верхних уровнях давление повысится, возникнут горизонтальные градиенты давления и, как результат, движение воздуха от области с более высоким давлением на данном уровне к области с более низким давлением. Этот процесс приведет к изменению давления на уровне моря; в точке наибольшего прогрева вследствие оттока воздуха давление упадет, а на периферии — увеличится за счет притока воздуха из центра области (рис. 112).

В вертикальной плоскости вследствие этого возникает замкнутая циркуляция: в центральной части — восходящий поток, наверху — растекание воздуха к периферии, на окраине —-нисходящее движение и внизу — приток воздуха от периферии к центру.

В случае охлаждения центральной области района мы получим схему циркуляции, изображенную на рис. 113. Подобная схема образуется при бризовой циркуляции, при образовании горно-долинных ветров и т. п. Как указывалось выше, изменение давления может происходить и за счет динамических причин (конвергенция и дивергенция).

Рассмотрим, какие силы действуют на движущуюся частицу воздуха. При своем горизонтальном движении частица испытывает на себе воздействие барического градиента, отклоняющей силы вращения Земли, силы трения, а также центробежной силы, если движение осуществляется по искривленным траекториям.

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