ов в другие, Ц. а. является важнейшим климатообразующим процессом. Характер погоды и его изменения в любом месте Земли определяются не только местными условиями теплооборота и влагооборота между земной поверхностью и атмосферой, но и Ц. а.

Существование Ц. а. обусловлено неоднородным распределением атмосферного давления (См. Атмосферное давление) (наличием барического градиента (См. Барический градиент)), вызванным прежде всего неодинаковым притоком солнечной радиации в различных широтах Земли и различными физическими свойствами земной поверхности, особенно в связи с её разделением на сушу и море. Неравномерное распределение тепла на земной поверхности и обмен теплом между ней и атмосферой приводят в результате к постоянному существованию Ц. а., энергия которой расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации.

Вследствие Кориолиса силы (См. Кориолиса сила) движение воздуха при общей Ц. а. является квазигеострофическим, т. е. за исключением приэкваториальных широт и пограничного слоя оно достаточно близко к геострофическому ветру (См. Геострофический ветер), направленному по изобарам, перпендикулярно барическому градиенту. А т.к. атмосферное давление распределяется над земным шаром в общем зонально (изобары близки к широтным кругам), то и перенос воздуха имеет в общем зональный характер. В нижних 1-1,5 км ветер находится ещё под влиянием сил трения и существенно отличается от геострофического по скорости и направлению. Кроме того, распределение атмосферного давления над земной поверхностью, а с ним и течения Ц. а. зональны лишь в общих чертах. В действительности Ц. а. находится в непрерывном изменении как в связи с сезонными изменениями в распределении источников и стоков тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и в связи с циклонической деятельностью (образованием и перемещением в атмосфере циклонов и антициклонов). Циклоническая деятельность придаёт Ц. а. сложный и быстро меняющийся макротурбулентный характер. С высотой зональность Ц. а. возрастает, в верхней тропосфере и стратосфере вместо вихревых возмущений преобладают волновые возмущения зонального переноса. Именно связанные с циклонической деятельностью меридиональные составляющие ветра осуществляют обмен воздуха между низкими и высокими широтами Земли. В низких широтах Земля получает больше тепла от Солнца, чем теряет его путём собственного излучения, в высоких широтах - наоборот. Междуширотный обмен воздухом приводит к переносу тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, чем сохраняется тепловое равновесие на всех широтах Земли.

Поскольку температура воздуха в тропосфере в среднем убывает от низких широт к высоким, атмосферное давление в среднем также убывает в каждом полушарии от низких широт к высоким. Поэтому начиная примерно с высоты 5 км, где влияние материков, океанов и циклонической деятельности на структуру полей давления и движения воздуха становится малым, устанавливается западный перенос воздуха (рис. , а и карты 1 , 2 ) почти над всем земным шаром (за исключением приэкваториальной зоны). Зимой в данном полушарии западный перенос захватывает не только верхнюю тропосферу, но и всю стратосферу и мезосферу. Однако летом стратосфера над полюсом сильно нагревается и становится значительно теплее, чем над экватором, поэтому меридиональный градиент давления начиная примерно с 20 км меняет своё направление и зональный перенос воздуха соответственно меняется с западного на восточный (рис. , б).

У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления сложнее, поскольку оно в большей степени определяется циклонической деятельностью. В процессе последней циклоны, перемещаясь в общем к В., в то же время отклоняются в более высокие широты, а антициклоны - в более низкие. Поэтому в нижней тропосфере (и у земной поверхности) образуются две субтропические зоны повышенного давления по обе стороны от экватора (рис. , в), вдоль которого давление понижено (экваториальная депрессия); в субполярных широтах образуются две зоны пониженного давления (субполярные депрессии); в самых высоких широтах давление повышено. Этому распределению давления соответствуют западный перенос в средних широтах каждого из полушарий и восточный перенос в тропических и высоких широтах.

Указанные зоны давления и ветра в нижней тропосфере даже на многолетних средних картах представляются расчленёнными на отдельные области низкого и высокого давления (см. карты 3 и 4 ) со свойственными им циклоническими и антициклоническими циркуляциями, например исландская депрессия, азорский антициклон и другие. Распределение суши и моря вносит усложнение в распределение центров действия, создавая, кроме указанных перманентных центров, ещё и сезонные центры действия атмосферы (такие, как зимний азиатский антициклон, летняя азиатская депрессия). В Южном полушарии, преимущественно океаническом, зональность Ц. а. выражена лучше, чем в Северном.

Зональный перенос в тропосфере особенно хорошо выражен в тропиках. Здесь восточные течения у земной поверхности и в нижней тропосфере - пассаты - обладают большим постоянством, особенно над океанами. В верхней тропосфере они сменяются западным переносом, носящим в тропиках название антипассатов. Меридиональные составляющие в пассатах направлены чаще всего к экватору, а в антипассатах - к средним широтам. Поэтому систему пассат - антипассат можно приближённо рассматривать как замкнутую циркуляцию с подъёмом воздуха в экваториальной депрессии (внутритропической зоне конвергенции (См. Внутритропическая зона конвергенции)) и опусканием в субтропической зоне повышенного давления (ячейка Гадлея). Эта циркуляционная ячейка все же связана циклонической деятельностью с циркуляцией во внетропических широтах, откуда она пополняется холодным воздухом и куда передаёт свой тёплый воздух.

В некоторых регионах Земли, в особенности в бассейне Индийского океана, восточный перенос летом заменяется западным в связи с отходом внутритропической зоны конвергенции от экватора в более нагретое летнее полушарие. Противоположные по направлению переносы воздуха зимой и летом в низких широтах называются тропическими муссонами.

Слабые волновые возмущения в пассатах и в зоне конвергенции мало меняют характер циркуляции. Но иногда (в среднем около 80 раз в год) в некоторых районах внутритропические зоны конвергенции развиваются сильнейшие вихри - циклоны тропические (См. Циклон тропический) (тропические ураганы), резко, даже катастрофически, меняющие установившийся режим циркуляции и погоду на своём пути в тропиках, а иногда и за их пределами.

Во внетропических широтах развитие и прохождение циклонов (менее интенсивных, чем тропические) и антициклонов - явление повседневное; циклоническая деятельность в этих широтах является формой Ц. а., по крайне мере в тропосфере, отчасти и в стратосфере.

Она обусловлена постоянным образованием главных фронтов атмосферных (См. Фронты атмосферные) (тропосферных); с ними же связаны струйные течения (См. Струйное течение) в верхней тропосфере и нижней стратосфере. Серийное возникновение циклонов и антициклонов на главных фронтах приводит к появлению в верхней тропосфере и над ней особенно крупномасштабных длинных волн, или волн Росби. Число таких волн чаще всего около четырёх над полушарием.

Связанные с циклонической деятельностью меридиональные составляющие Ц. а. во внетропических широтах быстро и часто меняются. Однако бывают такие ситуации, когда в течение нескольких суток или даже недель обширные и высокие циклоны и антициклоны мало меняют своё положение. В связи с этим возникают длительные меридиональные переносы воздуха в противоположных направлениях, иногда во всей толще тропосферы, над большими площадями и даже над всем полушарием. Поэтому во внетропических широтах можно различать 2 типа циркуляции над полушарием или большим его сектором: зональный, с преобладанием зонального, чаще всего западного переноса, и меридиональный, со смежными переносами воздуха в направлении к низким и высоким широтам. При меридиональном типе циркуляции междуширотный перенос тепла значительно больше, чем при зональном.

В некоторых регионах внетропических широт вследствие неодинакового нагревания суши и моря над сушей в тёплый сезон преобладает пониженное давление, а над смежными водами - повышенное, в холодный сезон - наоборот. В промежуточных областях, по окраинам материка и океана, соответственно создаётся режим внетропических муссонов - достаточно устойчивый сезонный перенос воздуха в одном направлении, который сменяется в другом сезоне таким же переносом в противоположном направлении. Такой режим ветра на В. Азии, включая Советский Дальний Восток.

В некоторых ограниченных областях при ослаблении течений общей Ц. а. возникают местные мезомасштабные циркуляции с суточной периодичностью, связанные с местными различиями в нагревании атмосферы, обусловленными орографией и соседством суши и воды. Таковы Бризы на берегах водоёмов, Горно-долинные ветры . В больших городах наблюдаются даже городские бризы, связанные с застройкой города и производством тепла в нём.

Для выяснения наиболее общих и устойчивых особенностей Ц. а. применяется осреднение многолетних наблюдений над атмосферным давлением и ветром на различных уровнях атмосферы. При таком осреднении колебания Ц. а., связанные с циклонической деятельностью, в большей мере взаимно погашаются. Наряду с этим изучаются также ежедневные изменения режима Ц. а. по синоптическим картам (См. Синоптические карты) - приземным и высотным и по снимкам облаков со спутников. Это позволяет выделять типы Ц. а., их повторяемость, преобразования и смены.

Теоретическое изучение Ц. а. сводится к выявлению и объяснению сё особенностей и обусловленности путём численного эксперимента, т. е. численного интегрирования по времени соответствующих систем уравнений гидродинамики и термодинамики атмосферы (и океана). Как эмпирическое изучение общей Ц. а., так и её математическое моделирование имеют важное значение для решения задач долгосрочного прогноза погоды.

Лит.: Лоренц Э. Н., Природа и теория общей циркуляции атмосферы, пер. с англ., Л., 1970; Погосян Х. П., Общая циркуляция атмосферы, Л., 1972; Пальмен Э., Ньютон Ч., Циркуляционные системы атмосферы, пер. с англ., Л., 1973.

С. П. Хромов.

Средние высоты изобарической поверхности - 300 мб над уровнем моря.

Многолетнее среднее распределение атмосферного давления и преобладающего ветра у земной поверхности.

Схема зональных переносов при общей циркуляции атмосферы (на различной высоте над земной поверхностью).

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Циркуляция атмосферы" в других словарях:

О б щ а я совокупность воздушных течений над земной поверхностью, имеющих горизонтальные размеры, соизмеримые с размерами материков и океанов, а толщину от неск. км до десятков км. Структура Ц. а. определяется пространственным распределением атм … Физическая энциклопедия

циркуляция атмосферы - Планетарная система воздушных течений, охватывающая весь земной шар, и ее полное статистическое описание. → Рис. 22 Syn.: атмосферная циркуляция … Словарь по географии

1) общая (глобальная) система воздушных течений над земной поверхностью, горизонтальные размеры которой соизмеримы с материками и океанами, а толщина от нескольких км до десятков км. Напр., общий западный перенос над внетропическими широтами и в … Большой Энциклопедический словарь

Характерное, часто повторяющееся в атмосфере распределение и развитие барических образований (в частности циклонов и антициклонов) в данном районе земного шара и соответствующее каждому из таких типов направление переноса воздушных масс в системе … Морской словарь

циркуляция атмосферы - — EN atmospheric circulation The general movement and circulation of air, which transfers energy between different levels of the atmosphere. The mechanisms of circulation are very… … Справочник технического переводчика

Схема глобальной циркуляции атмосферы Циркуляция атмосферы система замкнутых течений воздушных масс, проявляющихся в масштабах полуш … Википедия

1) общая (глобальная) система воздушных течений над земной поверхностью, горизонтальные размеры которой соизмеримы с материками и океанами, а толщина от нескольких километров до десятков километров. Например: общий западный перенос над… … Энциклопедический словарь

Атмосферной циркуляцией называют обще-планетную систему воздушных течений над поверхностью земли. К ней можно отнести , муссоны, движения воздуха в циклонах и антициклонах, и многое другое. Именно атмосферной циркуляцией объясняется режим и скорость ветра, тепловой режим и влажность в конкретной местности. Она является главной климатообразующей причиной, так как переносит тепловую энергию и влагу из одних мест в другие. Причиной атмосферной циркуляции является поглощение солнечной энергии как атмосферой, так и самой поверхностью Земли . Все воздушные течения существуют благодаря тому, что наша планета нагревается неодинаково, в каких-то местах она чуть горячее, в каких-то чуть холоднее. Неравномерность нагрева приводит и к неравномерности распределения атмосферного давления над поверхностью Земли, а ведь именно от распределения атмосферного давления зависит наличие любых воздушных течений. Дополнительный вклад в атмосферную циркуляцию вносит и тот факт, что наша планета постоянно вращается вокруг своей оси, что приводит, в частности, к образованию крупных вихрей - циклонов и антициклонов. Перемещаться могут как теплые, так и холодные воздушные массы. Перенос их происходит под действием вихрей в атмосфере - циклонов и антициклонов.

Если две воздушные массы соприкасаются друг с другом, то на их границе образуется атмосферный фронт. В нем, как правило, происходят очень быстрые изменения в погодных условиях - перепады температуры и давления, изменение направления и силы ветра, выпадение дождя или снега. Поэтому-то мы и наблюдаем постоянное изменение погоды - воздушные массы, двигаясь из одного места Земли в другое, приносят с собой новую температуру, облачность и влажность. В результате атмосферной циркуляции могут возникать смерчи, ураганы, тайфуны, и множество других, очень неприятных для человека природных явлений. Каждые несколько лет, или, даже, каждый год на Земле появляется ураган такой силы, что ему дается особое имя. Все помнят ужасный ураган Катрина, обрушившийся в 2005 году на южную часть Соединенных Штатов Америки. Атмосферная циркуляция бывает не только глобальной. Выделяют и местную циркуляцию атмосферы. Например, ветры в долинах или смерчи можно отнести именно к такому типу.
Так как характер атмосферной циркуляции зависит, прежде всего, от степени поглощения солнечной энергии, то даже малое изменение поглощения Солнечного света будет оказывать очень большое воздействие как на саму атмосферную циркуляцию, так и на климат нашей планеты. Именно поэтому сейчас идет столько разговоров о парниковом эффекте и о его влиянии на температурный режим . Под действием парникового эффекта повышаются температуры нижних слоев атмосферы по сравнению со средним значением их температуры. Но, хотя сам парниковый эффект и его последствия это, пока еще, тема для больших и бурных дискуссий, но метеорологам уже давно стало понятно, что атмосферную циркуляцию можно и нужно изучать. Чтобы исследовать атмосферную циркуляцию и составить ее математическую модель ученые наблюдают за параметрами земной атмосферы. Чаще всего наблюдают за скоростью ветра, атмосферным давлением и температурой воздуха. Исторически, первыми данные характеристики атмосферы измеряли на земле, но сейчас чаще всего для этих целей используют радиозонды, которые могут подниматься до высоты в 30 км. После запуска первых искусственных спутников, атмосферную циркуляцию стали наблюдать и из космоса. Как правило, на метеорологических спутниках находится сложное оборудование, которое может записывать не только давление и температуру, но и излучение атмосферы, а также излучение Солнца, рассеянное атмосферой. Применение спутников расширило границы наблюдений почти вдвое. Именно с помощью спутников ученые в настоящее время могут исследовать атмосферную циркуляцию сразу по всему земному шару.
Хотя создание полной модели атмосферы пока не выглядит реальной задачей, какие-то шаги в этом направлении уже сделаны. Уже сейчас самолеты при производстве продуваются в аэродинамических трубах. Это можно считать неким "копированием атмосферы в миниатюре". Однако полностью отказаться от аэродинамических труб, и посчитать все на компьютере пока невозможно, хотя уравнения для этой проблемы были разработаны Навье и Стоксом уже достаточно давно. Ученые лишь научились делить изучаемую атмосферу на маленькие ячейки трехмерной пространственной сетки, и считать скорость, температуру и давление в каждом узле этой сетки отдельно. Это очень сложная и крайне неэффективная работа. Вот почему фирма Боинг обещала премию в 1 миллион долларов тому, кто найдет точное решение уравнения Навье-Стокса.

Атмосферная циркуляция

Атмосферная циркуляция

Система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром или полушарием. А. ц. обусловлена неоднородным распределением температуры и атмосферного давления, возникновением так называемого барического градиента; получаемая А. ц. расходуется на , но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации. Направление воздушных течений определяется барическим градиентом, вращением Земли, влиянием подстилающей поверхности.
В тропосфере к А. ц. относятся пассаты, муссоны, воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами, в стратосфере - преимущественно зональные воздушные течения (западный - зимой и восточный - летом). Перенося , а с ним теплоту и влагу из одних широт и регионов в другие, А. ц. является важнейшим климатообразующим фактором.
В нижней тропосфере тропической зоны преобладает циркуляция, вызываемая пассатами - устойчивыми ветрами: северо-восточным - в Северном полушарии и юго-восточным - в Южном полушарии (наблюдаются в течение круглого года в среднем до высоты 4 км). Над областью пассатов в средней и верхней тропосфере преобладают западный воздушные течения. Над некоторыми участками тропической зоны, в особенности в бассейне Индийского океана, преобладает режим муссонной циркуляции (зимний муссон совпадает с пассатом, летний муссон обычно имеет противоположное направление). В тропосфере умеренных широт на перифериях субтропических антициклонов обоих полушарий преобладает западный перенос. В нижней части тропосферы полярных районов преобладают восточные ветры. В средних широтах, в зоне больших горизонтальных градиентов температуры и давления, возникают тропосферные фронтальные зоны, струйные течения, циклоны и антициклоны, которыми осуществляется межширотный воздухообмен. А. ц. в тропиках также не является изолированной от внетропической циркуляции. Частое и интенсивное развитие циклонов и антициклонов внетропических широт приводит к образованию климатических областей низкого и высокого давления, которые хорошо выражены на многолетних картах атмосферного давления. Высокие циклоны и антициклоны простираются в верхнюю тропосферу и нижнюю стратосферу, однако в среднем вследствие общего согласованного убывания давления и температуры от низких к высоким широтам в этой части атмосферы преобладает западный перенос. Выше 20 км А. ц. носит сезонный муссонный характер, что обусловлено радиационным балансом стратосферы. Следствием этого является преобладание летом восточного, а зимой западного воздушного течения. Термин «А. ц.» применим также к атмосферным движениям, возникающим над небольшими площадями земной поверхности (местная циркуляция), - береговым ветрам (бризам), горно-долинным ветрам и т. п.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Атмосферная циркуляция" в других словарях:

атмосферная циркуляция - Планетарная система воздушных течений, охватывающая весь земной шар, и ее полное статистическое описание. → Рис. 22 Syn.: циркуляция атмосферы … Словарь по географии

АТМОСФЕРНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ - система движений атмосферного воздуха в глобальном масштабе (общая циркуляция атмосферы) или над некоторой частью земной поверхности с особыми свойствами (местная циркуляция) … Словарь ветров

атмосферная циркуляция Энциклопедия «Авиация»

атмосферная циркуляция - атмосферная циркуляция — система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром или полушарием. А. ц. обусловлена неоднородным распределением температуры и атмосферного давления, возникновением так называемого барического градиента;… … Энциклопедия «Авиация»

циркуляция атмосферы - Планетарная система воздушных течений, охватывающая весь земной шар, и ее полное статистическое описание. → Рис. 22 Syn.: атмосферная циркуляция … Словарь по географии

- (атмосферная циркуляция) планетарная система воздушных течений над земной поверхностью (в тропосфере сюда относятся пассаты, муссоны и воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами) . Создает в основном режим ветра. С переносом… … Википедия

МЕСТНАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ - система движений атмосферного воздуха над некоторой частью земной поверхности, обусловленная особенностями территории (орографической обстановкой, наличием разрыва в температурных условиях и т. п.). Ср. Атмосферная циркуляция … Словарь ветров

Климат - (Climate) Основные типы климата, изменение климата, благоприятный климат, климат в странах мира Показатели климата, климат в Великобритании, климат в Италии, климат в Канаде, климат в Польше, климат в Украине Содержание Содержание Раздел 1.… … Энциклопедия инвестора

Общая характеристика Тип климата Среднегодовая температура, °C Разность температур, °C умеренный 5,4 73,0 Температура Максимальная, °C Минимальная, °C 37,1 (2010) −35,9 (1883) Осадки Количество осадков, мм Снежный покров, мес … Википедия

Третий по величине океан на Земле (после Тихого и Атлантического). Расположен большей частью в Южном полушарии, между Азией на С., Африкой на З., Австралией на В. и Антарктидой на Ю. Соединяется на Ю. З. с Атлантическим океаном, на В. и Ю … Большая советская энциклопедия

Циркуляция атмосферы -- система замкнутых течений воздушных масс, проявляющихся в масштабах полушарий или всего земного шара. Подобные течения приводят к переносу вещества и энергии в атмосфере как в широтном, так и в меридиональном направлениях, из-за чего являются важнейшим климатообразующим процессом, влияя на погоду в любом месте планеты.

Изменчивость погоды общеизвестна и ее капризы ежедневно подтверждаются синоптическими картами и сводками погоды, которые появляются в интернете, газетах и демонстрируются по телевидению. Если же нанести на карты средние за один сезон или даже за целый год значения ветра, температуры и других метеорологических элементов, то более недолговечные характеристики, такие, как движущиеся циклоны или антициклоны, будут отфильтрованы и выявятся более простые и яркие характеристики ветров. На такой карте можно найти обширные области, в которых атмосфера ведет себя совершенно определенно. Рассмотрим основные области распределения давления, характеризующие атмосферную циркуляцию. Вблизи экватора виден пояс низкого давления, в котором большую часть года преобладают штиль или слабые ветры,-- эту зону во времена парусного флота мореплаватели называли экваториальной зоной затишья. В период равноденствия (когда Солнце в полдень стоит вертикально над экватором) здесь обычно бывают грозовые шквалы. Эти шквалы формируются в межтропической зоне конвергенции (или на своеобразном тропическом фронте), где сходятся пассаты двух полушарий. Межтропическая зона конвергенции в зависимости от положения Солнца в разные сезоны года перемещается из северного полушария в южное и обратно (можно заметить, что над сушей она движется несколько быстрее, чем над морем). С обеих сторон эту зону окаймляют области высокого давления, известные под названием конских широт. Ветры, движущиеся от этих областей в сторону экватора, и есть пассаты, имеющие в северном полушарии северо-восточное направление, а в южном -- юго-восточное. Эти направления ветров постоянны только в Атлантическом океане, где не сказывается влияние муссонов Юго-Восточной Азии. Севернее и южнее конских широт, т. Е. между 35 и 60°, в обоих полушариях давление понижается по направлению к полюсам. В этих зонах преобладают западные ветры от поверхности земли до нижней стратосферы. В приземном слое они более изменчивы, чем пассаты, особенно в северном полушарии, где в этих широтах сильно развита циклоническая деятельность. Наконец, в очень высоких широтах, около полюсов, лежит небольшая область высокого давления, из которой ветры направлены к умеренным широтам.

Эта простая схема ветров в приземном слое существенно изменяется от сезона к сезону и зависит от неравномерного нагревания суши и моря солнцем -- средний ветер меняет свое направление, интенсивность и даже характер. Например, в умеренных широтах циклоны чаще возникают зимой и движутся по направлению к экватору. Наоборот, субтропические антициклоны становятся особенно мощными летом и движутся по направлению к полюсам. Над континентами летом температура повышается, а атмосферное давление падает, тогда, как зимой имеет место обратное явление. Более четко давление и ветер изменяются при переходе от зимы к лету над Восточной Азией.

Характер ветра нарушают также горные хребты, особенно Скалистые горы, Анды и нагорье Тибет. Эти горные области способствуют превращению высотных западных ветров в серии волн в умеренных широтах. Эти волны, связанные с положением и формой основных высотных антициклонов и семейств циклонов вблизи поверхности земли, вероятно, ответственны в какой-то мере за сезонные изменения давления над континентами и морями. атмосфера погода энергообмен циркуляция

Чтобы получить некоторые сведения о сезонных изменениях общей циркуляции, рассмотрим общий характер ветров в «летнем» и «зимнем» полушариях одновременно. Летняя полусфера представляет простую картину. В тропических широтах до высоты примерно 18 км наблюдаются слабые и непостоянные восточные пассаты; на больших высотах скорость их повышается более чем до 100 км/час. Их называют иногда восточными ветрами Кракатау, потому что более трех лет они несли вулканическую пыль, выброшенную в атмосферу во время грандиозного извержения, которое произошло на острове Кракатау в 1883 г., и развеяли вокруг Земли. Иногда наблюдают восточные ветры и в полярных широтах.

Между поясами низкоширотных и высокоширотных восточных ветров существует система устойчивых западных ветров, которую называют западным переносом. Западные ветры дуют в слое от поверхности земли и до уровня 20 км. В отдельных районах скорость этих ветров резко возрастает, тогда образуются два или три быстро движущихся потока внутри ветровой системы. Такие потоки называются струйными течениями, они располагаются на высотах около 10 или 12 км (сразу под тропопаузой). Скорость ветров в этих потоках доходит до 400 км/ч и более. Впервые со струйными течениями встретились военные самолеты во время второй мировой войны, и с тех пор они исследуются с помощью радиозондов, самолетов и ракет. Сегодня самолеты, летящие с запада на восток, имеют преимущество перед теми, что летят с востока на запад, поскольку они могут воспользоваться этими струйными течениями. (Лишь одно значительное струйное течение направлено с востока на запад, оно развивается летом над Индийским океаном в северном полушарии.) Длина таких быстро несущихся рек воздуха колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Как правило, струйные течения в атмосфере связаны с резко углубляющимися циклонами, которые, двигаясь к экватору, способствуют усилению западных ветров и превращению их в струйные течения.

Зимой положение и интенсивность различных ветровых систем разнообразнее. В высоких широтах (выше 65°) восточные ветры значительно сильнее, чем летом, и проникают дальше к экватору. Выше 15 км в стратосфере восточные ветры заменяются сильными западными ветрами, которые циркулируют вокруг полюса и называются западными ветрами полярной ночи. Обычно различают ось струйного течения и ветры, дующие со скоростями до 300 км/ч на высотах от 25 до 30 км. В середине зимы наблюдаются самые сильные и устойчивые западные ветры в тропосфере, они несут стремительные и глубокие циклоны, гребни и антициклоны и определяют погоду в нижних слоях атмосферы. Если летом они обычно простираются от 35 до 65° широты на уровне моря, то зимой наблюдаются от 30 до 70°. (На высоте примерно 5 км они простираются почти от самого экватора до полюса.) В нижних слоях стратосферы ветры быстро ослабевают с высотой в среднем до 50 км/ч на уровне 20 км. Однако в верхних слоях стратосферы они снова набирают скорость, достигая максимума на высоте примерно 55 км, т. Е. уже в слоях нижней мезосферы. Эти высотные сильные западные ветры называются мезосферными западными потоками.

Вдоль всех этих воздушных потоков, как правило, движутся возмущения. Западные потоки в средних и высоких широтах характеризуются движением особенно мощных циклонов и антициклонов, которые связаны с волнами различных размеров в средней и верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Практически карты среднего давления зимой на высоте 3 км и в мезосфере мало чем отличаются одна от другой. Но атмосфера при этом не ведет себя одинаково на всех уровнях. В стратосфере, например, ветры распространяются от холодных областей к теплым, а не наоборот, как в тропосфере. Циркуляция же в стратосфере является скорее охлаждающей, чем нагревающей системой, она усиливает контрасты температуры над различными частями земной поверхности, а не выравнивает их, хотя изменения температуры в целом определяют здесь вертикальные движения. Выше 80 км атмосфера ионизована и подвержена влиянию ряда других факторов, например, электрических и магнитных полей.

В последнее время многое стало известно об общей циркуляции в атмосфере, особенно в северном полушарии. Но даже сейчас по этим данным мы не можем судить о причинах изменения погоды и климата. Сведения об общей циркуляции были пополнены английскими, американскими и скандинавскими метеорологами, исследовавшими баланс углового момента. В качестве отправной точки они избрали предположение, что полная величина энергии и количество водяного пара, неравномерно распределенные по земному шару, должны оставаться постоянными в атмосфере в целом. И затем они смогли обнаружить, где находятся области источников и стоков энергии и водяного пара на Земле и как различные области обмениваются друг с другом запасами энергии и водяного пара.

Чтобы понять, как осуществляется обмен энергией, необходимо помнить, что атмосфера не только вращается вместе с Землей, но также имеет собственное движение вокруг земной оси. Другими словами, атмосфера обладает угловым моментом. Угловой момент тела, движущегося по кругу, пропорционален его скорости, расстоянию от центра круга (в данном случае от земной оси) и его массе. Угловой момент равен произведению трех указанных величин. Как было сказано выше, в низких широтах вообще преобладают восточные ветры (пассаты), а в средних -- западные. Вследствие трения этих ветров о поверхность Земли, которая вращается с запада на восток, на низких широтах возникает значительный угловой момент западных ветров за счет большого здесь радиуса вращения атмосферы. Поэтому низкие широты являются источником углового момента, который переносится в область средних широт, играющих роль стока углового момента ровно настолько, насколько тормозят вращение Земли пассаты. Западный перенос благодаря поверхностному трению ветра о земную поверхность способствует вращению Земли. В целом же скорость вращения Земли остается неизменной. Влияние поверхностного торможения должно было бы в течение примерно 10 дней остановить оба вида циркуляции, после чего атмосфера начала бы вращаться вместе с Землей, не будь этого переноса углового момента западных ветров от низких к высоким широтам. Однако это возможно лишь в равномерно нагретой атмосфере. Угловой момент от низких широт к высоким переносится циркуляцией в ячейке Гадлея и мощными циклонами, идущими из низких широт в высокие. Второй процесс ярче выражен в верхних слоях тропосферы с максимальным переносом на высоте примерно 10 км на широте 32°, т. Е. в области стационарных субтропических антициклонов. Кроме того, момент почти наверняка переносится большими волнами давления в верхних слоях тропосферы и сопровождающим их семейством приземных циклонических и антициклонических возмущений в умеренных широтах.

Подобно угловому моменту энергия переносится с низких широт и малых высот, куда поступает избыточное ее количество, к тем областям, где атмосфера теряет ее путем радиационного охлаждения, т. Е. к высоким широтам и большим высотам. Ветры -- следствие неравномерного нагревания Земли -- стремятся сгладить температурные различия, различия в кинетической энергии, в распределении водяного пара. Поток кинетической энергии относительно мал по сравнению с другими формами энергетического обмена.

Между широтами 30 и 40°, где обмен энергии наибольший, значение выделяемого при конденсации тепла и тепла, связанного с температурой воздуха в переносе энергии, более или менее одинаково. К северу от 40-й параллели больше всего энергии переносится в виде тепла, затраченного на испарение воды в тропиках. Скрытое тепло высвобождается, когда водяной пар конденсируется в облачные капли, особенно интенсивно в средней и верхней тропосфере. Здесь воздух интенсивно охлаждается благодаря длинноволновому излучению облаков в космическое пространство.

Атмосфера содержит примерно постоянное количество влаги, несмотря на неравномерное распределение испарения и осадков по поверхности земного шара. И подобно энергии и угловому моменту, влага переносится от областей, где испарение превышает осадки, к областям стока пара, где наблюдается обратный процесс, т. Е. количество осадков превышает испарение. Таким образом, достигается глобальный баланс влаги. Но вычислить в деталях количество влаги, участвующей в крупно- и мелкомасштабных переносах, люди не в состоянии, так как неизвестно, сколько осадков выпадает над большей частью океанов и над территорией, где нет достаточно густой сети станций. Кроме того, не существует и удовлетворительных приборов для измерения испарения. Правда, довольно точную оценку можно сделать и по некоторым косвенным данным. Некоторые региональные исследования показали, что распределение областей образования и стока водяного пара зависит не столько от широты места, сколько от других более сложных закономерностей. Например, оказалось, что сильно отдаленные друг от друга Мексиканский залив и северо-восточная часть Тихого океана обеспечивают около 90% всех осадков, выпадающих над бассейном реки Миссисипи. Был установлен другой парадоксальный факт: некоторые засушливые районы являются источниками водяного пара в атмосфере. (Здесь можно предположить, что в эти области вода поступает путем подземного стока или в виде рек.) Неудивительно, что меньше всего испарение в полярных районах вследствие низких температур и отсутствия достаточно сильных ветров. Но в средних широтах, особенно там, где часты сильные ветры и имеются теплые моря, испарение весьма интенсивное. Над теплыми океаническими течениями северной части Атлантического и Тихого океанов, например, испарение в год достигает 250 см.

Закономерности общей циркуляции атмосферы.

Господствующие ветры (пассаты, муссоны, тропические циклоны).

Местные ветры.

Возникновение и развитие циклонов.

Возникновение и развитие антициклонов.

Циркуляция вышележащих слоев атмосферы.

1. Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, а от распределения давления зависит движение воздушных масс или воздушные течения.

На характер движения воздушных масс относительно земной поверхности влияют отклоняющая сила вращения Земли, в нижних слоях атмосферы – сила трения. Всю систему воздушных течений на Земле называют общей циркуляцией атмосферы. Общую циркуляцию атмосферы усложняют местные ветры, такие как бризы, горно-долинные и т.д. Общая циркуляция атмосферы отличается большой сложностью из-за постоянного возникновения и движения циклонов и антициклонов. Циклоническая деятельность играет большую роль в формировании погоды и климата на земном шаре. При посредстве циклонов и антициклонов происходит обмен воздуха. Расчеты на ЭВМ показали, что ежегодно из одного полушария в другое в результате сезонных изменений перераспределяется 4 триллиона (4х1012) тонн воздуха, главным образом, с муссонными ветрами. Летом атмосфера «тяжелеет» на 1 триллион тонн. Ученые объясняют этот процесс активизацией биохимических процессов, связанных с активизацией свободных газов.

Несмотря на значительную сложность и разнообразие общей циркуляции атмосферы характерны устойчивые особенности, повторяющиеся из года в год. Рассмотрим зональное распределение давления и ветра у земной поверхности.

Низкое давление на экваторе и высокое давление на полюсах обусловлено термическими причинами, т.е. условиями нагревания земной поверхности на экваторе и охлаждения ее на полюсах.

Давление от экваториальной зоны растет к субтропикам, а затем падает к субполярным широтам и снова растет к полюсам. При этом меридиональный барический градиент направлен от субтропиков к экватору, от субтропиков же к полярным широтам, и от полюса к субполярным широтам. Направление барического градиента несколько раз меняется.

Причины образования зон высокого давления в субтропиках и зон низкого давления в субполярных широтах заключаются в динамических причинах, особенностях циклонической деятельности.

В умеренных широтах существуют как теплые, так и холодные воздушные массы, образуются циклоны и антициклоны, которые под действием силы Кориолиса отклоняются к 30 и 600 с. и ю.ш.

Антициклоны, возникающие в условиях западного переноса умеренных широт, при своем движении с запада на восток в то же время смещаются к более низким широтам (к 350 с. и ю.ш.), и там усиливаются. Они образуют в каждом полушарии субтропическую зону высокого давления с осью около 35 параллели.

Циклоны, возникающие также в умеренных широтах, при своем движении к востоку отклоняются к более высоким широтам и сосредотачиваются там, образуя субполярную зону низкого давления с осью около 65 параллели. Такая сепарация циклонов и антициклонов зависит от изменения отклоняющей силы вращения Земли с широтой. В циклонах и антициклонах отклоняющая сила больше в той части вихря, которая ближе к полюсу. В циклонах эта сила направлена от центра и перемещаются они на север, а антициклоны – наоборот.

По периферии субтропической зоны высокого давления, обращенной к экватору, т.е. в тропиках, барический градиент направлен к экватору, что в совокупности с отклоняющей силой создает восточный перенос, охватывающий всю тропическую зону.

По обращенной к полюсу периферии субтропической зоны в средних широтах создается западный перенос. Он простирается до оси субполярной зоны низкого давления, т.е. до 60 – 65 широты. Таким образом, в средних широтах наблюдается западный перенос, наиболее четко он выражен над океанами (особенно в южном полушарии).

Наиболее низкое давление у земной поверхности и в нижней тропосфере обнаруживается в субполярных широтах, вблизи 60 – 65 широты. Отсюда, по направлению к полюсу, давление растет. Следовательно, барический градиент направлен от полюса к субполярным широтам, что создает в полярном районе также восточный перенос.

2.Господствующие ветры (пассаты, муссоны, тропические циклоны). Рассмотрим более подробно условия общей циркуляции.

Тропические широты . Пассаты – это устойчивые восточные ветры умеренной скорости, дующие в каждом полушарии из области субтропического высокого давления к экватору (средняя скорость 5 – 8 м/сек). Субтропические зоны высокого давления распадаются на отдельные антициклоны. Субтропические антициклоны вытянуты по широте. Поэтому на обращенной к экватору периферии изобары проходят параллельно широтам, и следовательно, пассаты должны иметь восточное направление. Однако в слоях, близких к земной поверхности, где действует трение, ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. Это значит, что на южной периферии субтропического антициклона в северном полушарии у земной поверхности образуются юго-восточные ветры. Пассаты северного полушария часто называют северо-восточными, а пассаты южного полушария – юго-восточными.

Распределение давления меняется в тропиках в течение года незначительно. Поэтому пассаты обладают большим постоянством направления. Так как пассаты – это ветры антициклонов, они характеризуются нисходящими движениями воздуха, образованием слоя инверсии, который препятствует образованию конвективных облаков. Облака здесь не получают большого вертикального развития, не достигают уровня оледенения, который в тропиках лежит выше 5 км. Поэтому из облаков или не выпадают осадки, или выпадают незначительные кратковременные и мелкокапельные дожди, обусловленные взаимным слиянием капелек, без участия ледяной фазы.

Пассаты обоих полушарий разделены переходной зоной с неравномерными, часто слабыми, но иногда и сильными, шквалистыми ветрами. Зона сходимости пассатов называется внутритропической зоной конвергенции (тропический фронт). В результате сходимости воздушных масс, конвекция в этой зоне резко усилена и развивается до больших высот по сравнению с зонами пассатов. Облака превращаются в мощные кучевые и кучево-дождевые и из них выпадают обильные осадки ливневого характера.

Отмечается сезонное перемещение внутритропической зоны конвергенции и пассатов от января к июлю.

Муссоны. Муссоны – это устойчивые воздушные течения сезонного характера, которые меняют свое направление от зимы к лету и от лета к зиме на почти противоположное.

Муссоны, получившие развитие в тропических широтах, называются тропическими муссонами. Здесь возникновение их связано с различными температурными условиями и с различным сезонным положением экваториальной депрессии. Экваториальная депрессия смещается в июле в более высокие широты северного полушария, а в январе отодвигается в южное полушарие. Вследствие такого сезонного перемещения в некоторых областях по обе стороны от экватора, происходит сезонное изменение преобладающих барических градиентов и, следовательно, преобладающих ветров. Зимние муссоны совпадают по своему направлению с пассатами, а направление летних муссонов противоположно пассатному. По обе стороны от экватора над океаном сезонные смещения зон давления невелики, и муссоны не получают особого развития. Над материками распределение давления меняется от января к июлю достаточно сильно.

Африка. В январе над Сахарой прослеживается отрог Азорского антициклона, над Южной Африкой располагается область экваториальной депрессии. В июле область экваториальной депрессии размещается над Сахарой, а над Южной Африкой – антициклон. Смена направления барических градиентов меняется от сезона к сезону, этим и объясняется возникновение над Африкой тропических муссонов.

Особенно мощные тропические муссоны действуют над полуостровом Индостан. Объясняется это тем, что сезонные изменения температуры здесь усилены огромным материком Евразия, прогретым летом и охлажденным зимой. Кроме этого летом сюда смещается экваториальная депрессия, и над Южной Азией происходит резкая сезонная смена низкого давления на высокое и обратно с соответствующей муссонной циркуляцией. Зимний тропический муссон над полуостровом Индостан принято называть северо-восточным, летний – юго-западным. Преобладание в этом районе переноса воздуха зимой с материка на океан и летом с океана на материк приводит к важным особенностям погоды и климата: дождливый сезон совпадает с летним муссоном, а резко выраженный сухой сезон приходится на период зимнего муссона.

Тропические циклоны , их возникновение и перемещение. Тропические циклоны – это исключительно интенсивные по своей силе атмосферные вихри, развивающиеся над океанами только в тропических широтах.

1.Районы возникновения тропических циклонов располагаются между 5 и 200 с. и ю. широты. Ближе 50 к экватору тропические циклоны не развиваются, т.к. отклоняющая сила вращения Земли здесь мала, чтобы образовать завихрение.

2.Тропические циклоны развиваются только над водной поверхностью

летом и осенью данного полушария, когда зона конвергенции не очень близка к экватору, а поверхность океана особенно разогрета (до 270 и более). Над сушей тропические циклоны не возникают, т.к. велика сила трения, что приводит к увеличению поступления воздуха внутрь циклона в нижних слоях атмосферы и ослаблению его силы.

3.Приход более холодного воздуха на сильно разогретую поверхность создает неустойчивость температурной стратификации, возникают интенсивные восходящие движения.

4.Подъем сильно насыщенного воздуха сопровождается выделением огромного количества тепла конденсации, которое определяет энергию циклона. Энергия 5 – 7-дневного циклона равна взрыву нескольких водородных бомб.

5.Подъем сильно нагретого влажного воздуха будет в том случае мощным, если в верхней тропосфере над развивающимся циклоном существует хорошо выраженная расходимость токов воздуха, т.е. здесь создается дефицит давления.

6.Предполагается, что очень благоприятные условия для возникновения тропического циклона создаются между тремя антициклонами.

Сформировавшийся тропический циклон напоминает огромную воронку. «Стенки» ее толщиной от десятка до сотни километров. Давление в тропическом циклоне падает до 960 – 970 мб (885 мм). Скорости ветра в циклоне достигают 30 – 50 м/сек, отдельные порывы достигают 60 – 100 м/сек.

Облачность в тропическом циклоне представляет собой почти сплошное гигантское грозовое облако, вертикальное развитие которого достигает 14 км. Выпадают сильные ливневые осадки, большой интенсивности достигают грозовые явления. В самом центре циклона обычно находится небольшая зона диаметром – десятки км, свободная от мощных облаков, со слабыми ветрами. Это «глаз» бури, циклона, характеризующееся нисходящими движениями воздуха. На спутниках «газ» циклона темного цвета.

Живет тайфун недолго – в среднем около 7 суток, но бурно. Проносясь со скоростью более 39 м/сек, он захватывает огромные пространства.

Тропический циклон сначала перемещается в целом с востока на запад, т.е. в направлении общего переноса в тропической зоне. Сила трения над морем мала, и под действием отклоняющей силы, тропический циклон смещается к высоким широтам. Общее направление движение тропического циклона в северном полушарии – к северо-западу, а в южном – к юго-западу.

Если при перемещении циклон попадает на материк, оставаясь еще в тропиках, он теряет силу, затухает, т.к. увеличивается трение, и как следствие, увеличивается приток воздуха внутрь циклона в нижних слоях. Если же тропический циклон заходит в умеренные широты, то начинает перемещаться в восточном направлении и становится циклоном умеренных широт.

Часто циклон движется не по «стандартной» траектории, а по очень запутанной и сложной. Тропические циклоны, в зависимости от места их зарождения, называют по-разному: на Тихом океане – тайфун, в Атлантике – ураган, в Индии – циклон, в Австралии – вилли-вилли. Каждый циклон в северном полушарии получает свое собственное имя, чаще женское. Считается, что характер тайфуна также непредсказуем, как и женский. В 1975г. – году женщин, в Австралии решили давать тайфунам и мужские имена.

За последние 20 лет зарегистрировано более 500 циклонов (т.е. более 20 циклонов в год). Но бывают годы, когда прослеживается до 33 циклонов в год – 1967 г. При своем движении тропический циклон вызывает сильное волнение в море. Плоские берега, вблизи которых он проходит, затапливаются гигантскими волнами до 10 – 15 м высотой. В 1970 г., в Бангладеш, в ноябре, волна за несколько минут поглотила 250 тыс. человеческих жизней (плотность населения 460 чел./км2). В Японии в 1959 г., циклон со скоростью ветра до 90 м/сек оставил без крова более 1,5 млн. чел., погибло несколько сотен людей.

3.Местные ветры . Под местными ветрами понимают ветры, характерные для определенных географических районов. Происхождение их различно.

Бризы. Бризами называют ветры у береговой линии морей и больших озер, которые имеют резкую суточную смену направления. Днем морской бриз дует в нижних слоях атмосферы, мощностью от нескольких сот метров до нескольких км в направлении на берег, а ночью береговой бриз дует с берега на море. Бризы связаны с суточным ходом температур на поверхности суши и моря. Днем суша нагрета и температура ее поверхности выше, чем поверхности моря. Начинается подъем воздуха и отток его на высоте. Давление над сушей падает, а над морем растет. Начинается движение воздуха с моря на сушу – морской бриз. Ночью возникают обратные условия.

Дневной бриз несколько понижает температуру над сушей и увеличивает относительную влажность, особенно резко это выражено в тропиках. В Индии морской бриз понижает температуру воздуха на побережье на 2 – 3 0 С и повышает относительную влажность на 10 – 20%. В Западной Африке эффект значительно больше: морской бриз приходит на смену нагретому континентальному воздуху и снижает температуру воздуха на 10 0 С и более и повышает относительную влажность на 40% и более.

Горно-долинные ветры . Днем ветер дует из межгорной долины к горам и вверх по горным склонам – долинные и склоновые ветры, ночью горный ветер дует вниз по склонам к межгорной долине – горные ветры. Горно-долинные ветры хорошо выражены во многих котловинах и долинах Альп, Кавказа, Памира.

Под действием более интенсивной радиации в верхней части гор, днем над горными гребнями возникает усиленное восходящее движение воздуха. Давление падает, и как следствие этого воздух из прилегающих низменных участков устремляется вверх по склонам. Над склонами и в привершинной зоне существует тенденция к образованию в дневные часы облаков, иногда выпадают ливневые дожди с грозовыми явлениями.

Ночью излучение и охлаждение, а следовательно, и сжатие воздуха, в высокогорных районах выражены сильнее, чем в межгорных котловинах и долинах, и поэтому вниз, в долины ночью приходит с ветром более холодный воздух. Долинные ветры в Гималаях достигают ураганной силы

Ледниковые ветры . Этот ветер дует вниз по леднику в горах, не имеет суточной периодичности, т.к. температура поверхности ледника круглые сутки производят на прилегающий воздух охлаждающее действие. Надо льдом господствует инверсия температур и холодный воздух стекает вниз по склону. Над некоторыми ледниками Кавказа скорость ледниковых ветров достигает 3 – 7 м/сек.

Явление ледниковых ветров в огромных размерах представлено над ледяным плато Антарктиды. Здесь над постоянным ледяным покровом, на периферии материка возникают стоковые ветры, которые представляют собой перенос охлажденного воздуха по наклону местности в сторону океана со скоростью 10 – 15 м/сек.

Фён. Фёном называют теплый, сухой и порывистый ветер, дующий временами с высоких гор в долины. Фены известны во многих горах. В Кутаиси отмечается 14 дней в году с феном, в Инсбруке (Австрия) – 75 дней, на Телецком озере – 150 дней. Фен возникает в любой горной стране, если воздушное течение общей циркуляции атмосферы пересекает хребет достаточной высоты.

Переваливая через хребет, фен опускается и в нем адиабатически повышается температура на каждые 100 м на 10. Относительная влажность в нем в то же время понижается по мере роста температуры. Таким образом, если высота горы 3000 м, на вершине температура –80С, воздух опустившись адиабатически нагрелся до температуры +220С.

Выделяют южный и северный фен. Если переваливают через хребет северные воздушные массы, то фен северный и наоборот.

Бора. Борой называют сильный холодный и порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону достаточно теплого моря. Бора известна с давних пор в районе Новороссийска, на Адриатическом побережье в Югославии. К типу боры относится ветер сарма на Байкале, норд в районе Баку, мистраль на Средиземноморском побережье Франции, нортсер в Мексиканском заливе.

В России бора возникает в районе Новороссийска, когда холодный фронт подходит к прибрежному хребту с северо-востока. Холодный воздух сразу же переваливает невысокий хребет. Низвергаясь вниз по склону под действием силы тяжести, воздух приобретает значительную скорость (более 20 м/сек.). Падая на поверхность воды, этот нисходящий ветер создает сильное волнение. При этом резко понижается температура воздуха. Падая вниз, воздух боры адиабатически нагревается, но т.к. высота невелика, а первоначальная температура воздуха низкая, то и воздух, куда движется бора, тоже понижается (в Новороссийске температура понижается на 250). Новороссийская бора затухает в 3 – 5 км от берега.

4. Возникновение и развитие циклонов . В конце 19 века метеорологи предполагали, что циклоны образуются в результате прогрева воздуха над теплой подстилающей поверхности, а антициклоны – вследствие охлаждения воздуха над холодной подстилающей поверхностью. Но в начале 20 века на основе данных аэрологических наблюдений было установлено, что в среднем температуры в тропосфере в системе циклона ниже, чем в системе антициклонов.

В 20-х годах 20 века появилась фронтологическая гипотеза. По этой гипотезе предполагалось, что циклоны возникают в результате волновых (колебательных) движений, существующих на фронтальных поверхностях между массами воздуха различной плотности. Но эта гипотеза не связывала возникновение циклонов с причинами изменения атмосферного давления, а лишь с температурными условиями.

В 40-х годах 20 века советскими учеными Х.П. Погосяном и Н.Л. Таборовским была разработана адвективно-динамическая теория. Эта теория объясняла изменения давления в данном районе действием двух факторов: изменение давления в результате горизонтального переноса масс (адвективная часть) и изменение давления за счет отклонения действительного ветра от градиентного (динамическая часть). Позже стали учитывать и адиабатические изменения, т.е. изменения которые вызываются вертикальными движениями воздуха. Возникновение циклонов и антициклонов объясняется изменением давления, происходящего за счет отклонения действительного ветра от градиентного и за счет адиабатических процессов. Перемещение циклонов и антициклонов определяется адвективными процессами.

Адвективно-динамическая гипотеза соединила процессы возникновения и развития циклонов и антициклонов с изменением атмосферного давления. По адвективно-динамической гипотезе большое внимание уделяется фронтальным зонам, где происходят активные адвективные, динамические и адиабатические процессы.

В дальнейшем было установлено, что по мере углубления циклона в его системе после момента возникновения происходит непрерывное понижение температуры, а в системе антициклона – повышение. Исключением являются нижние слои антициклона над сушей, т.к. над морем повышенная облачность и излучение не такое активное. При ясной погоде в антициклоне земная поверхность будет сильно выхолаживаться излучением, а от нее будут выхолаживаться и прилегающие к ней слои воздуха.

Жизнь каждого циклона и антициклона характеризуется тремя стадиями: возникновения, развития и старения. Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до 2-3 суток.

Циклоны. В течение года во нетропических широтах каждого полушария возникают многие сотни циклонов. Размеры внетропических циклонов значительны. Хорошо развитый циклон может иметь в поперечнике 2-3 тыс. км, т.е. он может одновременно покрыть несколько областей, или даже несколько Западно-Европейских стран и определять режим погоды на огромной территории.

На поверхности главного фронта возникают огромные волны воздуха с длинами порядка 1000 км и более. На одних участках – в гребнях волн – фронт продвигается к низким широтам, на других – в ложбинах фронтальных волн – к высоким широтам. Возникают языки теплого и холодного воздуха. При этом в языках теплого воздуха развивается циклоническое движение (восходящие токи воздуха) и давление падает, формируется циклон.

Первая стадия возникновения циклона . Центр каждого циклона лежит на фронте. Распределение температуры в начале жизни циклона, как правило асимметрично относительно центра. В передней части циклона с притоком воздуха из низких широт температуры повышены, а в тыловой - с притоком воздуха из высоких широт температуры понижены. В передней части циклона (по движению) фронт продвигается к высоким широтам и является теплым фронтом. В тыловой части (по движению) циклона фронт продвигается к низким широтам и является холодным фронтом. В эту стадию циклон заметно выражен лишь в нижней части тропосферы.

Вторая стадия развития циклона . Фронты в циклоне обостряются вследствие сходимости там воздушных течений. Язык теплого воздуха в циклоне, между теплым и холодным фронтом называется теплым сектором. Сформировавшийся циклон становится более высоким, т.е. замкнутые изобары обнаруживаются в нем и в верхней части тропосферы. Температура воздуха в циклоне понижается, т.к. активны восходящие движения воздуха и турбулентный обмен. Давление в центре циклона колеблется от 1000 мб до 980 мб, реже 950 мб (в тропиках 885 мб). Ветры в глубоких циклонах сильные и порывы иногда достигают 30-60 м/сек.

Под действием отклоняющей силы и силы трения, воздушные токи отклоняются в область низкого давления, к центру, и возникают активные восходящие движения воздуха, что приводит к образованию облачности. В передней части циклона на теплом фронте осадки обложные, а в тыловой части – ливневого характера из кучево-дождевых облаков.

Третья стадия старения циклона . Циклон перемещается обычно в восточном направлении. При этом холодный фронт в области циклона постепенно нагоняет теплый фронт, который перемещается медленнее. При смыкании холодного фронта с теплым образуется фронт окклюзии. В начальный период окклюзии образуются обложные осадки из высокослоистых и слоисто-дождевых облаков.

В окклюдированном циклоне теплого сектора у земной поверхности уже нет, теплый воздух оттеснен в верхнюю часть тропосферы холодным воздухом, где он охлаждается, а сам циклон становится высоким и холодным. В центре циклона давление растет, циклон заполняется. Восходящие движения воздуха в центральной части циклона ослабевают и прекращаются. Облака разрушаются, устанавливается ясная погода.

Таким образом, в результате адвекции холодного воздуха в тылу циклона и наличия восходящих движений, адиабатического охлаждения весь циклон заполняется холодным воздухом.

Жизнь циклона продолжается обычно несколько суток, в некоторых случаях существование циклона оказывается длительным, особенно если он объединяются с другими циклонами, образуя одну обширную малоподвижную область низкого давления, так называемый центральный циклон.

Перемещение циклонов осуществляется с запада на восток с составляющей, направленной к высоким широтам. Поэтому наиболее глубокие циклоны наблюдаются в субполярных широтах (на севере Атлантического и Тихого океанов, в южном полушарии – вблизи материка Антарктиды). Но иногда эта закономерность нарушается и циклоны перемещаются аномалийно.

1.Циклон – воздушный вихрь с низким давлением в центре;

2.движение ветра в циклоне против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке – в южном;

3.воздушные токи под действием отклоняющей силы и силы трения отклоняются к центру, в область низкого давления, как следствие возникают восходящие движения воздуха, облакообразование и выпадение осадков;

4.циклоны перемещаются с запада на восток при западном переносе с отклонением под действием отклоняющей силы к высоким широтам.

5. Возникновение и развитие антициклонов . Между циклонами возникают и развиваются антициклоны. Их размеры и скорости движения примерно такие же, как и в циклонах.

Первая стадия возникновения антициклона. Холодный воздух в системе антициклона находится в правой части, а теплый – в левой части. Нисходящие движения воздуха и адиабатическое повышение температуры, адвективные процессы в левой половине его вызывают общее повышение температуры в системе антициклона. В результате адиабатического нисходящего движения воздуха происходит повышение температуры, водяной пар удаляется от точки насыщения, облака рассеиваются и прекращаются осадки.

Вторая стадия развития антициклона . Антициклон является мощным барическим образованием с высоким давлением в приземном центре и расходящейся системой сравнительно слабых приземных ветров. Давление достигает 1030-1040 мб в центре, а над Азиатским материком 1060-1070 мб. В высоту он развивается на несколько км. Под действием отклоняющей силы и силы трения воздушные токи отклоняются от центра к периферии, возникают нисходящие движения воздуха, температура воздуха повышается, устанавливается ясная, безоблачная, безветренная погода.

Третья стадия старения антициклона . В результате продолжающейся адвекции тепла и адиабатического нагревания, антициклон заполняется теплым воздухом во всей тропосфере и превращается в очаг тепла с хорошо выраженной антициклональной циркуляцией.

Контрасты температур, являющиеся его энергетической базой, перемещаются на периферию и антициклон начинает разрушаться. При разрушении антициклона нередко появляются облака и начинают выпадать осадки.

Направление движения антициклонов определяется также в основном направлением основного потока. Но в отличии от циклонов в перемещении антициклонов преобладает составляющая, направленная к низким широтам.

1.Антициклон – это воздушный вихрь с высоким давлением в центре;

2.Ветер в антициклоне перемещается по часовой стрелке в северном полушарии и против – в южном;

3.под действием отклоняющей силы и силы трения, воздушные токи отклоняются от центра к периферии, образуются нисходящие движения воздуха, устанавливается ясная, безветренная погода без осадков;

4.антициклоны перемещаются в западном направлении и под действием отклоняющей силы смещаются к низким широтам;

5.продолжительность жизни антициклона в среднем 4-5 дней, но в отдельных случаях они существуют более долгий срок.

Муссоны умеренных широт прослеживаются на восточных побережьях материков, и обусловлены разной степенью теплоемкости земной поверхности и водной.

6. Циркуляция вышележащих слоев атмосферы . В верхней тропосфере и в стратосфере высокое давление совпадает с высокой температурой, низкое – с низкой температурой (барическая ступень). Исключение составляет узкая зона вблизи экватора, расположенная в южном полушарии. Здесь при высоких температурах, в зоне конвергенции пассатов сохраняется низкое давление при интенсивной конвекции. В среднем в тропосфере температура повышается от полюсов к тропикам и вместе с этим повышается давление. Барический градиент направлен от низких широт к высоким, а в районе экватора – к экватору. Это обуславливает восточный перенос вблизи экватора, западный перенос над остальными частями полушарий.

Таким образом, вокруг полюсов существуют планетарные циклоны (в северном полушарии – против часовой стрелки, а в южном – наоборот).

Особенно сильный западный перенос существует в районе 30-350с. и ю. широт. Скорость ветра достигает более 35 м/сек. В западном переносе наблюдаются огромные волны, длиною в несколько тысяч километров. Вокруг земного шара их укладывается в каждый момент 4-6. Длинные волны перемещаются с запада на восток, но медленнее, чем при западном переносе. Воздух в этих волнах отклоняется и к высоким и к низким широтам. На общий западный перенос накладывается влияние циклонов и антициклонов.

Начиная с 12-14 км, изменение температуры зимой и летом над полушариями различное. С высоты 18-20 км отмечаются в летнем полушарии максимальные температуры над полюсом, т.к. солнечные лучи падают под углом и проходят больший путь. Уменьшение температур прослеживается в направлении к экватору (в верхних слоях атмосферы температура воздуха зависит от поглощения тепла атмосферой, а у поверхности Земли – от нагрева поверхности). В зимнем полушарии над полюсом – минимальные температуры. Следовательно: летом северного полушария барический градиент направлен от северного полюса к южному, летом южного полушария – от южного полюса к северному, значит в зимнем полушарии сохраняется западный перенос и в высоких слоях стратосферы.