Циркуляция атмосферы
Сведения об общей циркуляции
Атмосферные массы всё время пребывают в движении. Система течений воздушных масс наименована циркуляцией.
Для общей циркуляции свойственно занимать масштабы планеты. Отдельные территории пребывают под воздействием местной циркуляции, которая подразумевает наличие бризов, местом для проявления которых становятся морские побережья. Местное течение воздушных масс представлено ледниковыми, горными ветрами. Иногда они налагаются на общие потоки воздуха. Общая циркуляция атмосферы предусматривает возникновение в ней бурных вихрей, перемещающихся по-разному. Атмосферные волны подобного типа представлены в виде циклонов и антициклонов.
Перенос масс провоцирует атмосферное давление, что способствует обеспечению влагой местности. В атмосфере циркулируют и накладываются одна на другую массы разных масштабов, поэтому циркуляция считается сложно-протекающим процессом.
Перемещение потоков воздуха в масштабе планеты зависит от следующих аспектов:
- Разделение солнечной радиации по зонам;
- Вращения планеты вокруг оси, из-за которого воздушные течения отклоняются от градиентного вектора;
- Неоднородности земного поверхностного слоя.
По причине возникновения данных нюансов процесс, связанный с общей циркуляцией, сильно усложняется.
В случае однородности Земли и отсутствия факта её вращения вокруг собственной оси наблюдалось бы соответствие температурного показателя и уровня давления у земного покрова термическим условиям, что становится признаком широтного характера. Температурный режим уменьшался бы в направлении от экваториального пояса к полюсам. Подобное распределение предусматривает поднимание вверх на экваторе теплых атмосферных и опускание холодных воздушных потоков вниз на полюсах. Итогом функционирования такой системы перемещения на экваторе становится их скопление вверху тропосферы наряду с повышением давления. На полюсах оно опускалось бы к пониженным отметкам. Одновременно с этим, высоко поднявшийся воздух, продолжал бы своё передвижение в аналогичном направлении, что чревато снижением давления над экваториальной территорией. В непосредственной близости от суши воздух передвигался бы по направлению от полюсов в сторону меридионального вектора. Следовательно, термической составляющей досталась роль ключевой причины циркуляции масс воздуха, так как из-за господства на разных широтах отличающейся между собой температуры, возникает не одинаковое давление. На самом деле над экватором наблюдаются низкие показатели давления, а над территорией полюсов – высокие.
Если планета вращается однородно, то верх тропосферы и низ стратосферы должны пребывать под воздействием ветров, дующих в направлении полюсов. На территории расположения северного полушария должно наблюдаться отклонение этих масс воздуха в правую сторону. Что касается южного полушария, то в подобном случае они превращаются в западные, и направляются влево. Нижняя тропосфера предусматривает отекание ветров в направлении экватора и отклонение их вектора. Соответственно они превратились бы в восточные массы на территории северного полушария. Теперь можно говорить о динамической причине. Факт вращения нашей планеты имеет непосредственное влияние на возникновение зональной составляющей общей циркуляции атмосферных течений, которая зависит от поверхности земного покрова, где наблюдается неравномерность распределения водных ресурсов и материковой части.
Циклоны
Тропосфера в нижнем своём слое характеризуется наличием вихрей, то появляющихся внезапно, то развивающихся, то неожиданно исчезающих. Некоторые из них из-за своей незначительности остаются незаметными, иные же сильно влияют на климат. Речь идёт о циклонах и антициклонах.
Бурно перемещающиеся воздушные массы, сопровождающиеся низким давлением в центральной части потока, называется циклоном.
В средних широтах наблюдается циклоническая инверсия. Появление циклонов – это результат процесса вращения планеты. По ходу собственного развития циклоны зарождаются в эпицентрах атмосферных фронтов.
Циклон состоит из двух воздушных потоков, прямо пропорционально отличающихся между собой по температуре, которые разделяются посредством фронта. Происходит внедрение тёплой массы воздуха, господствующей на граничащей поверхности, в поток холодной атмосферы и отклонение в направлении высоких широт. Из-за нарушения равновесия происходит вынужденное внедрение этих масс в низкие широты. Одновременно наблюдается возникновение циклонического изгиба фронта, представленного в форме волны внушительных размеров, движение которой направлено со стороны запада на восточный вектор. Образование волны считается начальным этапом развития циклона.
В процессе его формирования наблюдается поднятие и скольжение теплого воздуха впереди волны. 1000 км явление подобного рода характеризуется неустойчивостью, следовательно, своё развитие не прекращает. Происходит смещение в сторону восточного вектора циклона, скорость которого достигает 100 км за сутки. При этом падает давление, и усиливаются порывы ветра. Данные признаки указывают на вторую стадию.
По ходу перемещения теплых масс на высоте наблюдается формирование теплого фронта. Поток прохладный, продвигающийся в тропические широты, служит для образования прохладной переходной зоны. Данные фронта – части одного целого. Движение теплой зоны осуществляется медленнее, чем течение холодного фронта.
При смыкании холодной переходной зоны с тёплой наблюдается образование фронта окклюзии. Происходит поднятие теплых масс воздуха и превращение их в спиралеобразное явление, что является признаком третьей стадии – окклюдирование.
Завершающим этапом становится четвёртая стадия: тёплый воздух оказывается вверху и подвергается охлаждению. Одновременно исчезают перепады температур, а вся площадь циклона заполняется медленно перемещающимися холодными массами.
Зимой циклонами провоцируется оттепель, а летом - наступление холодной влажной погоды. Темп циклонов в летнюю пору равен 800 км в течение суток. Зимние их аналоги перемещаются в максимальном темпе - 1000 км.
Антициклоны
Причиной зарождения циклонической деятельности считаются фронтальные антициклоны.
Атмосферная область, где господствует устойчивое повышенное давление и сухая погода, называется антициклоном. Местом её расположения выступает пограничная зона между циклонами.
Процесс развития антициклона представлен в форме следующих стадий:
- Несформировавшийся антициклон. Скорость его перемещения аналогична темпам движения расположенного впереди циклона. Центральная часть антициклона является точкой постепенного роста давления. Наблюдается преобладание ясной и безветренной погоды;
- Следующий этап развития подразумевает полноценное формирование антициклона (высокое барическое явление с максимальным центральным давлением). Такой антициклон достигает диаметральных габаритов в несколько тысяч километров. Центр его превращается в место образования инверсии. Появляется туман. На высшей стадии развития антициклону свойственно перемещаться очень медленно;
- Завершающий этап – разрушение тёплого барического явления. На данной стадии падает давление, и возникают облака. Период разрушения может длиться несколько недель, и даже месяцев.