нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Циркуляція атмосфери

   
 

Циркуляція атмосфери загальна, система великомасштабних повітряних течій над земною кулею. У тропосфері сюди відносяться пасати , мусони , повітряні течії, пов'язані з циклонами и антициклонами , в стратосфері - переважно зональні (західні і східні) переноси повітря з накладеними на них т. н. довгими хвилями. Створюючи перенос повітря, а з ним тепла і вологи з одних широт і регіонів в інші, Ц. а. є найважливішим кліматоутворюючим процесом. Характер погоди і його зміни в будь-якому місці Землі визначаються не тільки місцевими умовами теплооборота і влагооборота між земною поверхнею і атмосферою, але і Ц. а.

Існування Ц. а. обумовлено неоднорідним розподілом атмосферного тиску (наявністю баричного градієнта ), викликаним насамперед неоднаковим припливом сонячної радіації в різних широтах Землі і різними фізичними властивостями земної поверхні, особливо у зв'язку з її поділом на сушу і море. Нерівномірний розподіл тепла на земній поверхні й обмін теплом між нею й атмосферою приводять у результаті до постійного існування Ц. а., Енергія якої витрачається на тертя, але безперервно поповнюється за рахунок сонячної радіації.

Внаслідок Коріоліса сили рух повітря при загальній Ц. а. є квазігеострофічним, тобто за винятком пріекваторіальних широт і прикордонного шару воно досить близько до геострофічних вітрі , направленому за ізобарах, перпендикулярно баричному градієнту. А тому атмосферний тиск розподіляється над земною кулею в загальному зонально (ізобари близькі до широтних колам), то і перенесення повітря має загалом зональний характер. У нижніх 1-1,5 км вітер знаходиться ще під впливом сил тертя і суттєво відрізняється від геострофічного за швидкістю і напрямком. Крім того, розподіл атмосферного тиску над земною поверхнею, а з ним і течії Ц. а. зональні лише в загальних рисах. Насправді Ц. а. знаходиться в безперервному зміну як у зв'язку з сезонними змінами в розподілі джерел і стоків тепла на земній поверхні і в атмосфері, так і у зв'язку з циклонічної діяльністю (освітою і переміщенням в атмосфері циклонів і антициклонів). Циклонічна діяльність надає Ц. а. складний і швидко змінний макротурбулентний характер. З висотою зональність Ц. а. зростає, у верхній тропосфері і стратосфері замість вихрових збурень переважають хвильові обурення зонального перенесення. Саме пов'язані з циклонічної діяльністю меридіональні складові вітру здійснюють обмін повітря між низькими і високими широтами Землі. У низьких широтах Земля одержує більше тепла від Сонця, ніж втрачає його шляхом власного випромінювання, у високих широтах - навпаки. Междушіротний обмін повітрям приводить до переносу тепла з низьких широт у високі і холоду з високих широт в низькі, чим зберігається теплова рівновага на всіх широтах Землі.

Оскільки температура повітря в тропосфері в середньому убуває від низьких широт до високим, атмосферний тиск в середньому також убуває в кожній півкулі від низьких широт до високих. Тому починаючи приблизно з висоти 5 км, де вплив материків, океанів і циклонічної діяльності на структуру полів тиску і руху повітря стає малим, встановлюється західний перенос повітря ( рис. , а й карти 1 , 2) майже над усією земною кулею (за винятком приекваторіальній зони). Взимку в даній півкулі західний перенос захоплює не тільки верхню тропосферу, але і всю стратосферу і мезосферу. Однак влітку стратосфера над полюсом сильно нагрівається і стає значно тепліше, ніж над екватором, тому меридіональний градієнт тиску починаючи приблизно з 20 км змінює свій напрямок і зональний перенос повітря відповідно змінюється з західного на східний ( рис. , б) .

У земної поверхні і в нижній тропосфері зональний розподіл тиску складніше, оскільки воно більшою мірою визначається циклонічної діяльністю. У процесі останньої циклони, переміщаючись у загальному до В., в той же час відхиляються в більш високі широти, а антициклони - у більш низькі. Тому в нижній тропосфері (і біля земної поверхні) утворюються дві субтропічні зони підвищеного тиску по обидві сторони від екватора ( рис. , В), уздовж якого тиск знижений (екваторіальна депресія); в субполярних широтах утворяться дві зони зниженого тиску (субполярні депресії); в найвищих широтах тиск підвищений. Цьому розподілу тиску відповідають західний перенос в середніх широтах кожного з півкуль і східний перенос в тропічних і високих широтах.

Зазначені зони тиску і вітру в нижній тропосфері навіть на багаторічних середніх картах представляються розчленованими на окремі області низького і високого тиску (див. карти 3 и 4) з властивими їм циклонічних і антіціклоніческого циркуляції, наприклад ісландська депресія, азорський антициклон та інші. Розподіл суші і моря вносить ускладнення в розподіл центрів дії, створюючи, крім зазначених перманентних центрів, ще й сезонні центри дії атмосфери (такі, як зимовий азіатський антициклон, літня азіатська депресія). У Південній півкулі, переважно океанічному, зональність Ц. а. виражена краще, ніж у Північному.

Зональний перенесення в тропосфері особливо добре виражений в тропіках. Тут східні течії в земної поверхні і в нижній тропосфері - пасати - володіють великою постійністю, особливо над океанами. У верхній тропосфері вони змінюються західним перенесенням, що носять в тропіках назву антипасатів. Меридіональні складові в пасатах спрямовані найчастіше до екватора, а в антипасат - до середніх широт. Тому систему пасат - антипасат можна приблизно розглядати як замкнуту циркуляцію з підйомом повітря в екваторіальній депресії ( внутрішньотропічної зоні конвергенції ) і опусканням в субтропічній зоні підвищеного тиску (осередок Гадлея ). Ця циркуляційна осередок все ж пов'язана циклонічної діяльністю з циркуляцією в позатропічних широтах, звідки вона поповнюється холодним повітрям і куди передає свій тепле повітря.

У деяких регіонах Землі, особливо в басейні Індійського океану, східний перенос влітку замінюється західним у зв'язку з відходом внутрішньотропічної зони конвергенції від екватора в більш нагріте літнє півкулю. Протилежні по напряму переноси повітря взимку і влітку в низьких широтах називаються тропічними мусонами.

Слабкі хвилеві обурення в пасатах і в зоні конвергенції мало міняють характер циркуляції. Але іноді (в середньому близько 80 разів на рік) у деяких районах внутрішньотропічна зони конвергенції розвиваються сильні вихори - циклони тропічні (тропічні урагани), різко, навіть катастрофічно, що міняють сталий режим циркуляції і погоду на своєму шляху в тропіках, а іноді і за їх межами.

Під внетропических широтах розвиток і проходження циклонів (менш інтенсивних, ніж тропічні) і антициклонів - явище повсякденне; циклонічна діяльність у цих широтах є формою Ц. а., по украй мірі в тропосфері, почасти і в стратосфері.

Вона обумовлена ??постійним утворенням головних фронтів атмосферних (тропосферних); з ними ж пов'язані струменеві течії у верхній тропосфері і нижній стратосфері. Серійне виникнення циклонів і антициклонів на головних фронтах приводить до появи у верхній тропосфері і над нею особливо великомасштабних довгих хвиль, або хвиль Росбі. Число таких хвиль частіше всього біля чотирьох над півкулею.

Пов'язані з циклонічної діяльністю меридіональні складові Ц. а. у внетропических широтах швидко і часто змінюються. Проте бувають такі ситуації, коли протягом декількох діб або навіть тижнів обширні і високі циклони й антициклони мало міняють своє положення. У зв'язку з цим виникають тривалі меридіональні переноси повітря в протилежних напрямках, іноді у всій товщі тропосфери, над великими площами і навіть над всією півкулею. Тому у внетропических широтах можна розрізняти 2 типу циркуляції над півкулею або великим його сектором: зональний, з переважанням зонального, частіше всього західного переносу, і меридіональний, з суміжними переносами повітря в напрямку до низьких і високих широт. При меридіональному типі циркуляції междушіротний перенесення тепла значно більше, ніж при зональному.

У деяких регіонах внетропических широт внаслідок неоднакового нагрівання суші і моря над сушею в теплий сезон переважає знижений тиск, а над суміжними водами - підвищене, в холодний сезон - навпаки. У проміжних областях, по околицях материка і океану, відповідно створюється режим внетропических мусонів - досить стійкий сезонний перенесення повітря в одному напрямку, який змінюється в іншому сезоні таким же перенесенням в протилежному напрямку. Такий режим вітру на В. Азії, включаючи Радянський Далекий Схід.

У деяких обмежених областях при ослабленні перебігу загальної Ц. а. виникають місцеві мезомасштабні циркуляції з добовою періодичністю, пов'язані з місцевими відмінностями в нагріванні атмосфери, зумовленими орографією і сусідством суші і води. Такі бризи на берегах водойм, гірничо-долинні вітри . У великих містах спостерігаються навіть міські бризи, пов'язані із забудовою міста і виробництвом тепла в ньому.

Для з'ясування найбільш загальних і стійких особливостей Ц. а. застосовується осреднение багаторічних спостережень над атмосферним тиском і вітром на різних рівнях атмосфери. При такому осреднении коливання Ц. а., Пов'язані з циклонічної діяльністю, в більшій мірі взаємно погашаються. Поряд з цим вивчаються також щоденні зміни режиму Ц. а. по синоптичним картками - приземним і висотним і по знімках хмар з супутників. Це дозволяє виділяти типи Ц. а., Їх повторюваність, перетворення і зміни.

Теоретичне вивчення Ц. а. зводиться до виявлення і поясненню се особливостей і обумовленості шляхом чисельного експерименту, тобто чисельного інтегрування за часом відповідних систем рівнянь гідродинаміки і термодинаміки атмосфери (і океану). Як емпіричне вивчення загальної Ц. а., Так і її математичне моделювання мають важливе значення для вирішення завдань довгострокового прогнозу погоди.

Літ.: Лоренц Е. Н., Природа і теорія загальної циркуляції атмосфери, пров. з англ., Л., 1970; Погосян Х. П., Загальна циркуляція атмосфери, Л., 1972; Пальмен Е., Ньютон Ч., Циркуляційні системи атмосфери, пер. з англ., Л., 1973.

© С. П. Хромов.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка