Общая циркуляция атмосферы Лекция 13
advertisement
Лекция 13 Общая циркуляция атмосферы Атмосферная циркуляция - важный климатообразующий фактор- с ней связан перенос воздушных масс (ВМ), формирование погоды и климата Значение переноса ВМ • Два пункта на берегу океанов: Бордо Владивосток Бискайский залив Японское море • Зима: Бордо +5 –ю-з ветры с теплой Атлантики Владивосток -13,5 с-з из Восточной Сибири Общая циркуляция атмосферы- это смена крупномасштабных воздушных течений, размеры которых соизмеримы с размерами океанов и континентов. Перемещение воздушных масс происходит под влиянием неодинакового нагревания земной поверхности на разных широтах, а также над материками и океанами. От общей циркуляции атмосферы отличают местные циркуляции, такие, как бризы на побережьях морей, горно-долинные ветры, ледниковые ветры и др. Эти местные циркуляции временами и в определенных районах налагаются на течения общей циркуляции. Почему существует ОЦА? 1. Зональные распределения радиационного баланса и температуры –возникает перенос тепла от экватора к полюсу. Это главная причина существования ОЦ Первопричины: • При повышении температуры воздух расширяется и поднимается, а давление падает. • При уменьшении температуры воздух сжимается, становится более плотным, и давление растет. • Распределение атмосферного давления по земной поверхности обусловливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов, циклогенез и определяет направление и скорость ветра. Причина Неравномерное нагревание поверхности Земли в разных поясах (тепло это Земля получает от Солнца) • Доп. Причины: • Неоднородность земной поверхности (суша-море), • Рельеф (различное трение воздуха о поверхность и подъем и опускание) К экватору приходит тепла гораздо больше, чем к полюсам, т.е. должна совершаться работа по перемещению тепла от экватора к полюсу и перенос тепла атмосферой в этом направлении. Температура на экваторе больше, чем на полюсах, т.е.существует термический градиент Из-за этого давление на полюсах больше, чем у экватора, т.е. существует барический градиент, направленный к экватору, а значит и сила барического градиента, направленная к полюсам. Масса атмосферы постоянна, т.е. перенос массы к полюсу должен уравновешиваться обратным переносом к экватору. Какой могла бы быть термическая циркуляция на Земле Джордж Хедли, 1685-1768, адвокат, судовладелец, ученый-любитель Если бы земля не вращалась, то зональное поле температуры привело бы к образованию конвективных ячеек циркуляции от экватора до полюсов Это – ячейки Гадлея Предположительно, такой является циркуляция Венеры Как только в атмосфере создается разность давления в горизонтальном направлении, под воздействием силы барического градиента масса воздуха начинает перемещаться в направлении вектора силы барического градиента, т. е. от большего давления к меньшему по кратчайшему расстоянию. С началом движения воздуха на его массу начинают оказывать влияние другие силы. К ним относятся: 1. отклоняющая сила вращения Земли; 2. сила трения, оказывающая влияние в приземном километровом слое воздуха; 3. центробежная сила, влияющая при движении воздуха по криволинейному пути. Какие законы определяют ОЦА • Вращение Земли порождает силу Кориолиса, которая вместе с силой барического градиента формирует зональный (вдоль широты) поток в умеренных широтах (геострофический ветер) • Благодаря термическому градиенту и вращению Земли скорость зонального потока с высотой растет (термический ветер) тем сильнее, чем больше термический градиент. Термическая ячейки на быстро вращающейся Земле НЕУСТОЙЧИВА, что приводит к ее распаду на три ячейки • Вследствие действия отклоняющей силы вращения Земли, движение воздуха отклоняется вправо в СП (влево в ЮП) • В приэкваториальных широтах оно достаточно близко к ячейке Гадлея • Там образуется зона конвергенции, восходящие потоки и мощные облака с осадками • (Около полюсов холодный воздух опускается, создавая еще одну, слабую, конвективную ячейку) Основные перманентные ветровые системы ОЦ • Экваториальная циркуляция Гадлея • Струйные течения • Западно-восточный перенос умеренных широт • Полярные (слабые) ячейки Гадлея • Полярные вторжения восточных направлений • Циклоны и антициклоны • Пассаты • Муссоны В результате даже на однородной покрытой водой Земле возникли бы пояса разного давления • В соответствие с расположением зон подъема и опускания воздуха при трех ячеистой структуре общей циркуляции атмосферы над однородной подстилающей поверхностью должны образоваться три пояса экстремального давления Три пояса давления создают потоки разных направлений • Это приведет к образованию винтовой циркуляции, • С восходящими потоками у экватора, • Нисходящими потоками в районе 300 • Вновь восходящими у широты 600 • И нисходящими у полюсов • Самое первое элементарное представление об общей циркуляции атмосферы получают, рассматривая средние многолетние карты. • Сопоставление среднего атмосферного давления на уровне моря зимой ( январь) и летом (июль) показывает существенную асимметрию между Северным и Южным полушариями. зимой в Северном полушарии существуют две огромные области низкого давления: над Северной Атлантикой и Северным Тихим океаном, в то время как в Южном полушарии в полосе широт 40–60° ю.ш. – зональные изобары Летом –высокое давление над океанами В северном континентальном полушарии поле давления значительно менее зонально, чем в Южном океаническом. ПРОСТЕЙШАЯ СХЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ (Сев. и Южн. полушарий) была составлена более 200 лет назад. Ее основные положения не потеряли своего значения и до сих пор. «Экватор, словно горячий котел. Белые шапки полюсов – холод. А топка – это Солнце. Лучистое солнечное тепло нагревает котел – воздух экватора. Нагретый воздух поднимается и течет к холоду, остывает и, опускаясь, течет понизу к экватору. Так над Землей вращается огромное воздушное колесо, которое приводит в ход Солнце». Это первое кольцо планетарной циркуляции Вращение Земли отклоняет движущиеся В. массы при движении на север - вправо в северном полушарии, и в влево – в южном. В итоге воздух течет не на север, а на северовосток и где-то на уровне 30 градусов от экватора идет уже не по меридиану, а по широте с запада на восток. Накопление воздуха в районе 30 градуса широты в обоих полушариях приводит к образованию пояса повышенного давления над поверхностью Земли . От этого пояса воздух растекается в обе стороны – к северу и к экватору, отклоняясь под действием сил Кориолиса. Воздушные массы идущие к экватору имеют северо-восточное направление. ЭТИ воздушные потоки называются пассатами. Над ними антипассаты- система западных и ю-з ветров. Другие В. массы идут на север, но сила Кориолиса отклоняет их вправо образуется система юго-западных и западных ветров, преобладающих в умеренных широтах. У северного полюса воздух, охлаждаясь, опускается вниз и растекается к югу, у южного – к северу, при этом ветер приобретает направление с востока на запад. При встрече с воздухом умеренных широт происходит подъем этих воздушных масс. Это упрощенная схема планетарной циркуляции, содержащая только три замкнутых кольца. В природе, однако, эти кольца связаны в единый механизм. Реальные ветры часто меняют направление. Экваториальный воздух иногда прорывается через пассатное кольцо и добирается до полюса. На средиземноморском побережье из-за затока арктического воздуха весной бывает так холодно, что замерзают сады. Кроме того, подстилающая поверхность Земли отличается большим разнообразием. Материки летом очень быстро нагревается, а зимой выхолаживается. Направление потоков по горизонтали Географическое распределение давления. Центры действия атмосферы Карты многолетнего среднего распределения давления на уровне моря в январе и в июле. Зональные особенности в распределении давления можно легко заметить на этих картах. Однако влияние неравномерного распределения суши и моря приводит к тому, что в каждой зоне барическое поле распадается на отдельные ячейки, на отдельные области повышенного и пониженного давления с замкнутыми изобарами. Среднее распределение атмосферного давления Эти области носят название центров действия атмосферы. на уровне моря в январе (в миллибарах). Одни из этих центров действия можно найти на климатологических картах всех месяцев года; эти центры называются перманентными. Другие обнаруживаются на картах только зимних или только летних месяцев; их называют сезонными центрами действия. Среднее распределение атмосферного давления на уровне моря в июле (в миллибарах). центры действия атмосферы В северном полушарии субтропические антициклоны над Атлантическим и Тихим океанами (замкнутые изобары 1020 мб), центры располагаются также на 30—35° с.ш. Антициклон над Атлантическим океаном носит название Азорского, над Тихим океаном — (СевТихоокеанский) Гонолульского Январь. Выделяется экваториальная депрессия с давлением ниже 1015 мб. Внутри этой депрессии имеются три отдельные области пониженного давления над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией. Давление в центрах этих областей ниже 1010 мб. Области с наиболее низким давлением в экваториальной депрессии лежат в январе не на самом экваторе, а на 15° ю.ш. над прогретыми (лето) материками южного полушария. По обе стороны от экваториальной депрессии обнаруживаются субтропические зоны (антициклоны) высокого давления. Особенно хорошо выражены антициклоны над всеми тремя океанами южного полушария (30—35° ю. ш., давление выше 1020 мб); над материками более теплыми, чем океаны, они заменяются пониженным давлением. Январь • Над материками: Азия: в субтропических и тропических широтах давление также повышеноЮжная Азия занята южной частью огромного азиатского зимнего антициклона с центром в Монголии. В умеренных широтах северного полушария низкое давление над океанами. Это две океанические депрессии: Исландская на севере Атлантического океана и Алеутская на севере Тихого (ниже 1000 мб). В умеренных и субполярных широтах южного полушария, к югу от субтропических антициклонов почти сплошная зона низкого давления. Над материками: В Азии и Северной Америке зимние антициклоны: Азиатский (Монголия) или Сибирский – 1040 мб, Канадский- давление в центре выше 1020 мб. В Арктическом бассейне повышение давления незначительно. Над ледяной Гренландией видна замкнутая изобара со значением 1000 мб, обрисовывающая область сравнительно повышенного давления. В полярных широтах Южного п. давление повышено по сравнению с субполярными широтами -над материком Антарктиды антарктический антициклон. Июль экваториальная депрессия сместилась к северу и самое низкое давление в ней уже не в южном, а в северном полушарии, где теперь лето. Северное полушарие: Центры низкого давления над нагретыми материками особенно далеко сместились на север: на 30 с.ш. как в Азии, так и в Северной Америке. Это части экваториальной депрессии, вышедшие над нагретыми материками даже за пределы тропиков, называются летними депрессиями: южноазиатской (Азиатской) и мексиканской. Зоны высокого давления в субтропиках также различимы. В летнем северном полушарии антициклоны остаются только над двумя океанами (причем они смещаются дальше на север и даже усиливаются). Над материками субтропических широт давление, в противоположность январю, понижено. Оно остается пониженным и в высоких широтах: в умеренных и субполярных широтах С.П. океанические депрессии (гораздо менее глубокие, чем зимой) и депрессии над материками образуют непрерывную субполярную зону низкого давления вокруг всего полушария. На север от нее давление растет, однако очень мало. В южном полушарии (зима): субтропические антициклоны захватывают в субтропиках и тропиках не только три океана, но и материки, которые теперь холодны. В южном полушарии в июле, как и в январе, различают зону низкого давления в субполярных широтах и антициклон над Антарктическим материком Выводы Зональность в распределении давления нарушается тем, что давление повышается над материками зимой и понижается летом. 1. 2. Зимой над материками высокое давление обнаруживается даже в умеренных и субполярных широтах, где оно вообще понижено. Летом над материками давление понижается даже в субтропических зонах, где оно вообще повышено. 3. Выделение центров действия на многолетних средних картах не должно приводить к заключению, что в тех или иных местах Земли круглый год или весь сезон располагается один и тот же устойчивый циклон или антициклон. Выводы 1. В действительности циклоны и антициклоны в атмосфере достаточно быстро сменяются. 2. Климатологические карты только позволяют заключить, что в одних местах Земли циклоны преобладают над антициклонами, и там на картах получаются центры действия с пониженным давлением (как, например, на севере Атлантического океана — Исландская депрессия). В других местах антициклоны наблюдаются значительно чаще, чем циклоны, и на картах в таких местах получаются центры действия с повышенным давлением (Азорский антициклон (максимум) в субтропиках Атлантического океана). 3. 4. В действительности в тот или иной момент, например, над северным Атлантическим океаном можно одновременно наблюдать не один, а два отдельных субтропических антициклона, а над северным Тихим океаном — даже три. ? • • • • • • Полярные области холодные, вероятно, здесь антициклоны держатся почти постоянно или, во всяком случае, настолько преобладают над циклонами, и на многолетних средних картах там должны быть достаточно сильные центры действия с высоким давлением — полярные антициклоны. НО: в Арктике преобладание антициклонов над циклонами совсем невелико, и потому на многолетних средних картах арктический антициклон обрисовывается очень слабо. и над материком Антарктиды антициклоны не обладают таким исключительным постоянством, как думали еще недавно. Но антарктический антициклон в среднем выражен значительно лучше, чем антициклон арктический. Особую сложность в вопрос вносит большая высота самого материка Антарктиды над уровнем моря при очень низких приземных температурах воздуха над ледяной поверхностью. Средние месячные карты для поверхности 700 мб обнаруживают наличие антициклона над Восточной Антарктидой во все месяцы года. В верхней тропосфере и в нижней стратосфере на многолетних средних картах барической топографии для поверхностей 700, 500, 300 гПа меньше замкнутых изогипс, обрисовывающих отдельные центры действия, и распределение давления становится все более зональным,т.к. с высотой влияние распределения суши и моря на температуру, а следовательно, и на давление ослабевает. Средняя карта абсолютной топографии изобарической поверхности 300 мб в декабре-январе и июне—августе. Высоты в десятках метров. Средняя величина давления для Земного шара и полушарий Средняя величина атмосферного давления на уровне моря для всего Земного шара, определенная из многолетних средних карт, близка к 1013 мб (760 мм рт. ст.), а на уровне местности (учитывая возвышение материков над уровнем моря) — к 982 мб (740 мм рт. ст.). Средняя величина давления для Земного шара и полушарий • средняя величина давления над каждым полушарием понижается от зимнего полугодия к летнему. • От января к июлю она понижается над северным полушарием на несколько миллибаров; в южном полушарии происходит обратное изменение. • Но атмосферное давление равно весу столба воздуха и, следовательно, пропорционально массе воздуха. • Это значит, что из того полушария, в котором в данное время лето, какая-то масса воздуха оттекла в то полушарие, в котором в это время зима. Следовательно, происходит сезонный обмен воздуха между полушариями. • За год из северного полушария в южное и • обратно переносится 1013 т воздуха. Это 1/500 часть всей массы атмосферы. Годовой ход среднего атмосферного давления в северном полушарии (СП), в экваториальной зоне между 2,5° с. ш. и 2,5° ю ш. (ЭЗ) и в южном полушарии (ЮП). 03.04 Преобладающие направления ветра • Поскольку существуют центры действия, то распределение ветра даже на многолетних средних картах отклоняется от зонального. • Климатологическое распределение ветра очень упрощенное и отличается от реального распределения в отдельные дни. • Мы им воспользуемся для первоначальной ориентировки в течениях общей циркуляции атмосферы. • Ю-Восточные ветры высоких широт дуют по окраинам Антарктиды; В северном полушарии преобладание западных ветров выражено в умеренных широтах только над океанами; над материками режим ветра сложнее Тропики : северо-восточные и юго-восточные ветры в тропиках над Атлантическим, Тихим и южным Индийским океанами. Это пассаты Западные ветры в 40-60 ш. в южном полушарии преобладают. Это самая устойчивая часть западного переноса в умеренных широтах. Это пассаты, отклоняющиеся от своего основного, восточного направления. Пассаты- это устойчивые ветры восточной четверти, дующие в течение всего года над океанами на обращенной к экватору периферии субтропических антициклонов 1. северо-восточные и юго-восточные ветры в тропиках над Атлантическим, Тихим и южным Индийским океанами. Это пассаты, отклоняющиеся от своего основного, восточного направления. Пассаты-устойчивые ветры восточной четверти, дующие в течение всего года над океанами на обращенной к экватору периферии субтропических антициклонов 2. Западные ветры в 40-60 с.ш., а в южном полушарии через все полушарие. Это самая устойчивая часть западного переноса в умеренных широтах. В северном полушарии преобладание западных ветров выражено в умеренных широтах только над океанами; над материками режим ветра сложнее. Каждое перо на стрелке означает 10% повторяемости данного преобладающего направления. Размещение барических центров каждый день меняется, меняя погоду Разные части циклонов и антициклонов имеют разный тип погоды, которая меняется по мере их прохождения через географический район Там, где долго сохраняются однотипные особенности циркуляции, формируются ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ Воздушные массы (ВМ)- большие области тропосферы, воздух в которых почти однороден по температуре • ВМ формируются в таких районах (очагах) с однородной подстилающей поверхностью, где по условиям общей циркуляции атмосферы воздух пребывает достаточно долго (неделю и более) • Он приобретает свойства ПП, и потом долго сохраняет их при перемещении по Земле • 4 типа ВМ: Арктические Полярные Тропические Экваториальные В зависимости от приходящей воздушной массы будет различная погода Воздушные массы (ВМ) большие объёмы воздуха, имеющие горизонтальные размеры во много сотен или несколько тысяч километров, характеризующиеся примерно однородными физическими свойствами у земной поверхности по горизонтали и характерными для данной ВМ изменениями с высотой. Классификация ВМ ВМ разделяют по: 1. термическому (термодинамическому) и 2. географическому признакам Термодинамическая классификация воздушных масс 1. 2. 3. Теплые холодные нейтральные ВМ Тёплой (холодной) называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей её более чем на 5 град.и постепенно охлаждается (нагревается), стремясь приблизиться к тепловому равновесию. Чтобы идентифицировать, в течение несколько дней сравнивают Тмакс (максимальную дневную приземную температуру воздуха) или Т850 (температуру воздуха на уровне 850 гПа, около 1,5 км над уровнем моря). Трансформация ВМ ( эволюция ) – процесс изменения свойств вм. При перемещении воздушная масса начинает изменять свои свойства — они уже будут зависеть не только от свойств очага формирования, но и от свойств соседних воздушных масс, от свойств подстилающей поверхности, от длительности времени, прошедшего с момента образования воздушной массы... Местной (нейтральной) воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, то есть день за днем сохраняющую свои свойства без существенных изменений (Т макс изменяется не более чем на 1…2°). Таким образом, трансформирующаяся воздушная масса может быть тёплой или холодной, но по завершении трансформации она становится местной. Географическая классификация ВМ основана на географическом положении очага формирования в зависимости от расположения в одном из широтных поясов: 1.Арктический или антарктический воздух (АВ), 2.Умеренный воздух (УВ), 3.Тропический воздух (ТВ). 4.Экваториальный (ЭВ). Воздушные массы, кроме ЭВ, можно подразделять на морские (м) и континентальные (к). Континентальный АВ –над льдами Арктики, мАВ- над океаном- поступает в умеренные широты в тыловой части циклонов или антициклонов КАВ - холодный, сухой: зимой-резкое падение температуры, мороз, летом-сначала холод, -прогреваетсятрансформируется в УВ –сухая жаркая погода. Осень-весна- КАВ несет заморозки. МАВ- теплый, влажный: Зимой несет потепление, но быстро охлаждается над континентом Летом: приносит прохладную погоду, т.к. МАВ – влажный воздух, по при прогревании в нем развивается конвекция, возникают кучевые и кучево-дождевые облака. Типы воздушных масс Всю тропосферу можно разделить на ВМ: • Однородность свойств воздушной массы достигается формированием её над однородной подстилающей поверхностью в сходных условиях теплового и радиационного баланса. • Кроме того, необходимы такие циркуляционные условия, при которых воздушная масса длительно стационировала бы в регионе формирования. • Значения метеорологических элементов в пределах воздушной массы меняются незначительно — горизонтальные градиенты малы. • Резкое возрастание градиентов метеорологических величин, или, по крайней мере, изменение величины и направления градиентов происходит в переходной зоне между двумя воздушными массами — зоне атмосферного фронта или фронтальной зоне. Границы раздела воздушных масс хорошо видны на метеорологических картах. Их называют фронтальными зонами или фронтами Фронты – линии раздела воздушных масс холодный теплый стационарный Климатологические фронты 1. Барическое поле Земли – это циклоны и антициклоны 2. Такое разделение на области высокого и низкого давления приводит к тому, что воздух тропосферы всегда разделена фронтами на воздушные массы. 3. Многолетние средние положения главных фронтов в разные сезоны будем называть климатологическими фронтами. 4. Их можно выявить на многолетних средних картах, подобно центрам действия атмосферы. 5. На синоптических картах положение и число фронтов могут резко отличаться от многолетнего среднего распределения. 6. Фронты возникают, перемещаются и размываются в связи с циклонической деятельностью. 7. Среднее положение фронтов важно для понимания распределения на Земле климатических условий. • Основными главными (климатологическими) атмосферными фронтами являются: арктические, полярные и тропические Климатологические фронты. 1 -арктический, 2 - полярный, 3 -пассатный, 4 — тропический Зима В северном полушарии две значительные ветви арктического фронта ( два арктических фронта): один — на севере Атлантического океана и на севере Евразии, другой — на севере Североамериканского материка и над архипелагом арктического сектора Америки. Области к северу от арктических фронтов заняты арктическим воздухом. Арктические фронты могут занимать положение, далеко отклоняющееся от среднего. При возникновении на них циклонов и антициклонов и вместе с вторжениями арктического воздуха проникают далеко к югу. В поясе 30 - 50° с. ш. - формируется цепь полярных фронтов, отделяющих области полярного воздуха (воздуха умеренных широт) от тропического воздуха. Полярные фронты проходят: над Атлантическим океаном по южной периферии исландской депрессии; над Средиземным морем; в Азии вдоль северной границы Тибетского нагорья; над Тихим океаном (два фронта); над США. Климатологические фронты. 1 -арктический, 2 - полярный, 3 -пассатный, 4 — тропический В южном полушарии антарктические фронты, вокруг Антарктиды (на карте их нет), и четыре полярных фронта под 40—50° ю. ш. над океанами. Линии полярных фронтов, проникающих далеко в глубь тропиков, называются пассатными фронтами. Они разделяют в тропиках разные массы тропического воздуха — относящиеся к разным субтропическим антициклонам. ЗИМА. Тропические фронты на климатологических картах сливаются в один общий фронт. Он в январе смещен на южное полушарие, отходя к югу вместе с ответвлениями экваториальной депрессии над нагретыми материками южного полушария. Вместо термина тропический фронт применяют термин внутритропическая зона конвергенции, хотя эти понятия и не вполне идентичны. Лето Арктические и антарктические фронты занимают положения, близкие к январским. Полярные фронты в северном полушарии несколько смещены к северу, особенно над нагретыми материками; их среднее положение теперь около 50-й параллели. Полярные фронты над южным полушарием несколько смещены к экватору (30—40° ю. ш.) Тропические фронты смещены в северное полушарие, особенно далеко на север над Индией и Китаем. Климатологические фронты в июле: 1 — арктический, 2 — полярный, 3 — пассатный, 4 — тропический Летом все климатологические фронты смещаются к северу, лето а зимой — к югу. зима ИТАК: 1. Среднее положение полярных фронтов указывает на южную границу преобладания полярного воздуха и на северную границу преобладания тропического воздуха. 2. Разрывы между отдельными арктическими и полярными фронтами указывают на районы, где воздух чаще проникает в более высокие или в более низкие широты, причем фронты размываются. Зона Внутритропической Конвергенции (ЗВТК) Это зона экваториальных штилей – проявление восходящих токов, приводящих к конвекции и пониженному давлению, слабым ветрам и длительным дождям 1. Местоположение ЗВТК меняется в течение года вместе с инсоляцией 2. ЗВТК смещается больше над континентами, чем над океанами, т.к. суша нагревается быстрее и до более высокой температуры • Положение фронтов на средних картах указывает, в каких областях Земли преобладают в течение всего года воздушные массы того или иного типа и в каких от зимы к лету и от лета к зиме массы одного типа сменяются массами другого типа. • Это является основным критерием для генетической классификации климатов Общая циркуляция Перемещение воздушных масс происходит как в широтном, так и в меридиональном направлениях. В тропосфере к циркуляции атмосферы относятся пассаты, западные воздушные течения умеренных широт, муссоны, циклоны и антициклоны. Пассаты— это устойчивые восточные ветры, дующие в каждом полушарии на обращенной к экватору стороне субтропической зоны высокого давления. Однако субтропические зоны даже на средних картах давления распадаются на отдельные антициклоны. Т.о., пассаты — это ветры в обращенных к экватору частях субтропических антициклонов. В слое трения ветер отклоняется от изобар на некоторый угол в сторону низкого давления. Это значит, что на южной периферии субтропического антициклона в северном полушарии у вместо восточных ветров - северовосточные; аналогично на северной периферии субтропического антициклона в южном полушарии у земной поверхности получаются юго-восточные ветры. Пассаты Т.о., вследствие трения пассаты получают дополнительные составляющие, направленные к экватору. Пассаты северного полушария поэтому северо-восточные, а пассаты южного полушария — юго-восточные. Распределение давления меняется в тропиках день ото дня мало. Поэтому пассаты обладают большой устойчивостью направления. Антипассаты • Вертикальная мощность пассатов 2—4 км. • Вблизи экватора, особенно в летнем полушарии, восточные ветры захватывают уже всю тропосферу и стратосферу. • Там, где пассаты простираются не на всю тропосферу, ветры над ними имеют преобладающее западное направление, то же самое, которое господствует в средней и верхней тропосфере во внетропических широтах. • Западные ветры над пассатами носят название антипассатов. • Антипассаты — вообще западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях. • Меридиональные составляющие в них малы и могут быть различны по направлению. • Однако преобладают все же составляющие, направленные от экватора к высоким широтам. зима лето 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. Муссон - сезонное изменение направления ветра и количества осадков Наиболее проявляются в Индии: летом Гималайские горы нагреваются, океан относительно холодный - ветер дует с Индийского океана на континент. Теплый, влажный воздух поднимается орографически, остывает, возникают облака и обильные ливни. Зимой огромный Азиатский (сибирский антициклон) стационирует над всей Азией, захватывает и Гималаи – направления ветров меняется на противоположное (от высокого давления к низкому, с суши на море). Ветра, дующие вниз по склонам гор с суши на океан, препятствуют выпадению осадков зимой. • Город расположен на плато Шиллонг, севернее границы с Бангладеш на высоте 1313 м над ум. • Черапунджи считается одним из самых влажных и дождливых мест - 11 777 мм в год) • В Черапунджи зарегистрированы метеорологические рекорды: • Самое большое количество осадков в течение года 22987 мм ( 1 августа 1860 — 31 июля 1861); • Самое большое количество осадков за месяц (9299 мм, июль 1861) • С ноября по февраль в Черапунджи сухой прохладный сезон. • Среднемесячные температуры — от +11,5С в январе до +20,6 °C в августе, среднегодовая — +17,3 °C, осадков — от 11 мм в январе до 3272 мм в июле Муссоны–сезонные элементы общей циркуляции атмосферы Муссоны – это ветры, меняющие свое направление два раза в год - летом дуют с океана на сушу - зимой с суши на океан. Муссонные области на Земле Противоположные по направлению переносы воздуха зимой и летом в низких широтах называются тропическими муссонами Западно- восточный перенос умеренных широт В верхней тропосфере и в нижней стратосфере Струйное течение Тропосферное струйное течение — перенос воздуха в виде узкого течения с большими скоростями в верхней тропосфере и нижней стратосфере, с осью вблизи тропопаузы; в полярных широтах — также и на более низких уровнях. Длина С. Т. порядка тысяч километров, ширина порядка сотен километров, вертикальная мощность порядка нескольких километров. Максимальные скорости ветра на оси могут достигать 50 и 100 м/с; условно принимается за нижний предел 30 м/с. • Струйное течение над полярным фронтом в Европе 18 июня 1953 г. • 1 — изотахи в м/с, • 2 — изотермы в градусах. • Струйное течение на краю полярной ночи • Западное струйное течение в верхней стратосфере и мезосфере, планетарного характера, возникающее зимой вблизи полярного круга, в зоне больших меридиональных градиентов температуры между приполюсной областью, где господствует непрерывная полярная ночь, и более низкими широтами с суточной сменой дня и ночи. Ось его расположена примерно на высоте 60 км. • Струйные течения связаны с главными фронтами тропосферы — полярными и арктическими; происхождение наиболее устойчивого субтропического С. Т. связывают с высотным субтропическим фронтом между ячейкой Гадлея и ячейкой Ферреля в общей циркуляции атмосферы. В С. Т. сконцентрирована максимальная кинетическая энергия атмосферы. Важно: • Общая циркуляция изменяется по сезонам, следуя за притоком солнечной радиации. • Местоположение ЗВТК меняется в течение года, следуя за притоком солнечной радиации • ЗВТК смещается больше над континентами, чем над океаном, потому что земля нагревается быстрее и до более высокой температуры • Центры действия общей циркуляции также перемещаются и изменяются по силе в течение года Местные ветры Под местными ветрами понимают ветры, характерные только для определенных географических районов. Происхождение их различно. 1) проявление местных циркуляции, независимых от общей циркуляции атмосферы (бризы ,горно-долинные ветры) 2) изменения (возмущения) течений общей циркуляции атмосферы под влиянием рельефа (фен и бора). 3) местными ветрами называют течения общей циркуляции. Интенсивность их проявления и их характерность для данного географического района являются следствием самого механизма общей циркуляции, самого географического распределения синоптических процессов. В этом значении называют местным ветром, например, сирокко на Средиземном море. Кроме сирокко, известны многочисленные местные ветры в различных местах Земли, носящие особые названия, такие, как самум, хамсин, афганец и пр. Упоминания о таких ветрах можно найти в физико-географических или климатических характеристиках отдельных местностей. Виды ветров в зависимости от масштаба • Ветры общей циркуляции – постоянные – Сезонные • Синоптические – Крупномасштабные – Мезомасштабные • Местные • Микромасштабные Масштабы Ветер- результат наличия градиента давления! • Скорость и направление ветра –это результат баланса силы градиента давления и силы Кориолиса • Причем слева от нас, стоящих к ветру спиной, давление понижено, а справа – повышено. • И у земли за счет трения ветер отклоняется от изобары в сторону низкого давления на угол 200 Бризами • называют ветры у береговой линии морей и больших озер, имеющие резкую суточную смену направления. • Различия в нагревании берега и воды днем и ночью создают вдоль береговой линии местную циркуляцию. При этом в приземных слоях атмосферы ветер дует днем с моря на более нагретую сушу, а ночью, наоборот, с охлажденной суши на море. • Скорость ветра при бризах — порядка 3—5 м/сек, в тропиках и больше. • Бризы выражены отчетливо в тех случаях, когда погода ясная и общий перенос воздуха слаб, как это бывает, например, во внутренних частях антициклонов. В противном случае общий перенос воздуха в определенном направлении маскирует бризы, как это всегда бывает при прохождении циклонов. • Особенно хорошо выраженная бризовая циркуляция наблюдается в субтропических антициклонах, например на побережьях пустынь, где суточные смены температуры над сушей велики, а общие барические градиенты малы. Морские и озерные бризы дуют с воды на сушу (день) Днем морской бриз дует в нескольких нижних сотнях метров (иногда в слое более километра) в направлении на берег, а ночью береговой бриз дует с берега на море. Береговой бриз дует с суши на море (ночь) Горно-долинные ветры – Долинные ветры дуют вверх по освещенному склону. Почему? • Солнце нагревает склоны сильнее, чем долину. • Где теплее, там давление ниже. Так возникает сила барического градиента, направленная вверх • Двигаясь вверх воздух создает облака на склонах – Горные ветры возникают потому, что вечером склоны охлаждаются быстрее • Быстрее охлаждается воздух над склоном, и становясь более тяжелым, скатывается в долину • Вытесняя долинный воздух вверх, горный воздух часто вызывает вечером в долине дожди и грозы. Бора сильный холодный и порывистый ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону достаточно теплого моря Бора с давних пор известна в районе Новороссийской бухты на Черном море и на Адриатическом побережье в районе Триеста. Сходные явления - на Новой Земле. К типу боры относится и сарма близ Ольхонских ворот на Байкале. Достаточное сходство с борой по происхождению и проявлениям имеют норд в районе Баку, мистраль на Средиземноморском побережье Франции, от Монпелье до Тулона. • • • • • • • • • • Бора возникает в Новороссийске, как и в Адриатике, в тех случаях, когда холодный фронт подходит к прибрежному хребту с северо-востока зимой. Происходит следующее: Холодный воздух сразу же переваливает невысокий хребет. Низвергаясь вниз по горному хребту под действием силы тяжести, воздух приобретает значительную скорость: в Новороссийске в январе скорость ветра при боре выше 20 м/сек. Падая на поверхность воды, этот нисходящий ветер создает сильное волнение. Резко понижается температура воздуха, которая до начала боры была над теплым морем достаточно высокой. Опускаясь, воздух боры адиабатически нагревается. Но высота хребта невелика, а начальная температура воздуха низка в сравнении с температурой воздуха над морем. В результате температура на побережье понижается на 25° и более. Новороссийская бора затухает в море уже в нескольких километрах от города. Однако бора в Адриатике при некоторых синоптических положениях охватывает значительную часть моря. За год в Новороссийске наблюдается в среднем 46 дней с борой, чаще с ноября по март. Продолжается бора до 3 -7 суток.. Стоковый ветер Антарктиды Самый яркий пример стоковых ветров – стекание холодного воздуха из высокой центральной Антарктиды к более низкому побережью. Эти ветры существуют весь год, но особенно сильны зимой. Мистраль – пример сочетания факторов: стоковых ветров и синоптической ситуации Фёны: сухие ветры переваливания • Этот тип ветра широко распространен в разных странах, где имеются горные массивы. Поэтому он имеет много имен Местные названия: – Фён – название сухого и теплого, даже жаркого, ветра, дующего с Альп (зимой приводит к наводнениям) – Сант-Ана - ветер, превавалиющий через горы из пустыни в южную Калифорнию в Рождественский период – Чинук –дует со Скалистых гор и зимой порой приводит к массовому таянию снега и паводкам – Зонда – ветер, дующий с Анд на территорию Аргентины. Фёны Фен - теплый, сухой и порывистый ветер, дующий временами с гор в долины. Температура воздуха при фене значительно и быстро повышается; относительная влажность резко падает. В начале фена могут наблюдаться резкие и быстрые колебания температуры и влажности вследствие встречи теплого воздуха фена с холодным воздухом, заполняющим долины. Порывистость фена указывает на сильную турбулентность фенового потока. Продолжительность фена может быть от нескольких часов до нескольких суток, иногда с перерывами. Фены с давних времен известны в Альпах. Они очень часты на Западном Кавказе как на северных, так и на южных склонах хребта. Фены наблюдаются и под обрывистой стеной Яйлы на Южном берегу Крыма, в горах Средней Азии и Алтая, в Якутии, западной Гренландии, на восточных склонах Скалистых гор. Знаменитый фён – Чинук • Сильный и сухой западный ветер перевалив Скалистые горы на подветренной стороне он становиться горячим Влияние фёна на распределение ландшафтов Байкальского хребта • • При опускании воздуха по подветренному склону его температура возрастает, а влажность уменьшается. При этом усиливается таяние снега, возрастает возможность схода лавин, повышается испарение с почвеннорастительного покрова. Обычно длится менее суток, изредка до 5 или больше. Фён хорошо выражен в Альпах, на Кавказе, в горах Средней Азии. :
