Общая циркуляция атмосферы. Циклоны и антициклоны

Общей циркуляцией атмосферы называют совокупность основных воздушных течений на Земном шаре. Общая циркуляция атмосферы включает воздушные течения тропо-, страто- и мезосферы. Наиболее изучена циркуляция тропосферы.

Если предположить, что поверхность Земли однородна и Земной шар освещается Солнцем одинаково в северных и южных полушариях (весна и осень), то циркуляция была бы очень простой. Над экватором будет экваториальная депрессия, у полюсов – области повышенного давления, и, следовательно, возникает меридианный перенос (от полюсов к экватору). Но т.к. Земля вращается вокруг оси, то направление движения воздуха происходит с запада на восток (геострофический ветер). Если учесть, что поверхность Земли неоднородна и нагревается и охлаждается неодинаково (особенно в умеренных широтах), то картина общей циркуляции очень усложняется и несколько изменяется по сезонам.

Летом (июль) картина поясов атмосферного давления смещается немного к северу, а зимой – немного к югу, т.к. изменяется угол падения солнечных лучей. Вслед за изменением положения поясов атмосферного давления происходит и смещение основных крупномасштабных атмосферных движений, входящих в общую циркуляцию.

Основными атмосферными движениями являются:

1) воздушные течения, вызванные разностью между температурой различных широтных зон;

2) струйные течения;

3) пассаты (тропические ветры) – их направление постоянно весь год;

4) муссоны – 2 раза в год меняют направление;

5) западные ветры (умеренных широт) – их направление постоянно весь год;

6) воздушные течения в циклонах и антициклонах.

Циклоны – восходящие атмосферные вихри с наклонной осью вращения, представляющие собой замкнутые области пониженного давления (барический минимум), с циклонической системой ветров от периферии к центру области (в северном полушарии против часовой стрелки). Антициклоны – нисходящие атмосферные вихри с наклонной осью, представляющие собой замкнутые области повышенного давления (барический максимум), с антициклонической системой ветров от центра к периферии области (в северном полушарии по часовой стрелке). Вихри эти относительно плоские, имеют в диаметре 1500-3000 км, а высота их 2-3 км (максимально до 15 км).

Циклоны образуются во фронтальной зоне. Признаками циклона в умеренных широтах являются пониженное атмосферное давление, выпадение осадков, усиление ветра, зимой - потепление, летом - похолодание. Циклоны обычно существуют несколько суток, движутся чаще всего с запада на восток со скоростью 20-40 км/ч (700 км в сутки). В начале развития циклон движется быстро, затем движение его замедляется, и циклон становится малоподвижным. Иногда циклон в конце своего развития вновь начинает развиваться, т.е. регенерирует. Это бывает в тех случаях, когда в область старого циклона вторгаются новые порции ХВ или ТВ. Так, на одном атмосферном фронте последовательно возникает до 3-4-х циклонов – серия циклонов. Прохождение серии циклонов составляет в среднем 5-6 суток, но может быть до 12 суток. Сотни фронтальных циклонов существуют одновременно в каждом полушарии, оказывая огромное влияние на погоду. В поднимающемся воздухе образуются облака, и как следствие – выпадают осадки.

В тропических широтах развиваются циклоны огромной силы, в которых возникают ураганные ветры. От циклонов умеренных широт они отличаются меньшими размерами – их поперечник не более 1000 км. В них возникают обильные ливни, сильные грозы. Образуются тропические циклоны над теплой (не ниже +27^оС) поверхностью океана, между 5^ош. и 20^ош. в каждом полушарии. Тропические циклоны со скоростью ветра более 30 м/с называются тропическими ураганами. Их максимальная скорость более 100 м/с.

В центре циклона (вихря) находится глаз бури – область затишья (диаметр около 30 км) – небо тут ясное, безоблачное, а вокруг – мощные «С_в» облака, ливни и грозы. На Земле каждый год возникает до 70 тропических циклонов, причем в северном полушарии их бывает больше, чем в южном. Наиболее часто они зарождаются в Тихом океане, у берегов юго-восточной Азии (здесь их называют тайфунами) и в восточной акватории океана, к западу от Мексики. В Атлантическом океане наиболее часто – в Карибском море, в Индийском океане – в северной его части (Аравийское море, Бенгальский залив). Смещаясь в умеренные широты, тропический циклон теряет свои свойства и становится обычным циклоном (внетропический циклон).

В атмосфере могут образовываться и вихри малого диаметра – в несколько десятков или сотен метров. Ось такого вихря слабо наклонена. Воздух в вихре вращается со скоростью 50-200 м/с, скорость движения самого вихря – 10-20 м/с. Над морем вихрь называется смерчем, над сушей – тромбом (в Северной Америке – торнадо). Возникают такие вихри при неустойчивом вертикальном равновесии атмосферы.

Антициклоны развиваются в умеренных широтах между циклонами. Они тоже движутся с запада на восток со скоростью 30-40 км/ч. Развитие антициклона начинается с возникновения приземной области повышенного давления. В первой стадии развития молодой антициклон представляет собой сравнительно небольшой нисходящий вихрь до высоты 3 км. Во второй стадии – стадии максимального развития – в антициклонное движение включаются все более высокие слои – до высоты 8-12 км. В третьей стадии – стадии разрушения – антициклон малоподвижен.

Для антициклона характерно повышенное атмосферное давление. В антициклонах образуются температурные инверсии. Погода малооблачная и без осадков. В центре антициклона у земной поверхности – штили, на периферии могут быть ветры. Летом в умеренных широтах устанавливается жаркая погода, зимой – морозная. Антициклоны более устойчивы, чем циклоны, и более продолжительны.