meteorologiya_ta_klimatologiya Copy

Всубтропічних широтах південної півкулі виділяється три субтропічні антициклони: в південній частині Атлантичного океану – Півдненноатлантичний, в південній частині Тихого океану – Південнотихоокеанський, та в південній частині Індійського океану – Південноіндійський антициклони. Усі ці баричні максимуми розташовані над океанічною поверхнею. Над материками південної півкулі в цей час відносно знижений атмосферний тиск, оскільки тут в цей час літо.

На північ від субтропіків у північній півкулі тиск над океанами зменшується і виділяються два баричні мінімуми: Ісландський мінімум з тиском у центрі близько 996 гПа та Алеутська депресія з тиском у центрі близько 999 гПа. У північній півкулі в цей час зима і тому атмосферний тиск вглиб суходолу збільшується, утворюючи два баричні максимуми: Азіатський (Сибірський) антициклон з тиском у центрі понад 1035 гПа і з центром над Монголією та Канадський антициклон з тиском у центрі понад 1021 гПа.

У південній півкулі на південь від субтропіків атмосферний тиск також зменшується. Тут однорідна водна поверхня. Тому на широті 600-650 пд. ш. спостерігається майже суцільна зона зниженого тиску навколо Антарктиди нижче

990 гПа.

ВАрктиці та в Антарктиді в напрямку до полюсів атмосферний тиск збільшується і навколо полюсів виділяються слабко виражені полярні баричні максимуми: Арктичний та Антарктичний антициклони.

171

6.9.2.Розподіл тиску в липні

Улипні екваторіальний пояс низького тиску зберігається, але зміщується у північну півкулю, в бік термічного екватора (мал. 6.24).

Субтропічні баричні максимуми над океанами також зберігаються і дещо посилюються. У північній півкулі у їхньому центрі тиск перевищує 1024-1027 гПа і вони розширюються на північ. У південній півкулі зима і вони наближаються до екватора. Атмосферний тиск у їхніх центрах перевищує 1021-1027 гПа.

Упівденній півкулі у цей час зима, тому атмосферний тиск і над материками підвищений.

Ісландський та Алеутський мінімуми у липні значно послаблені – в центральних частинах їх тиск близько 1008-1009 гПа. Над материками північної півкулі як в субтропічних, так і в помірних широтах атмосферний тиск низький. Особливо добре виражений Південноазіатський баричний мінімум з тиском у центрі менше 1000 гПа. Над Північною Америкою виражений Мексиканський мінімум з тиском у центрі менше 1011 гПа. Таким чином, у помірних та субполярних широтах навколо північної півкулі існує зона низького атмосферного тиску.

Упівденній півкулі в січні навколо Антарктиди також зберігається зона низького тиску. В окремих замкнених областях тиск зменшується до значення менше 985 гПа.

В Арктиці та в Антарктиді, як і в січні, в напрямку до полюсів атмосферний тиск збільшується і зберігаються баричні максимуми: Арктичний та Антарктичний антициклони.

Отже, протягом року розподіл середнього атмосферного тиску на рівні моря в цілому має зональний характер. Виділяються зони низького тиску – екваторіальна та дві зони в помірних і субполярних широтах, а також зони високого тиску – субтропічні і полярні. Повна зональність розподілу тиску порушується тим, що над материками тиск зимою підвищується, а влітку знижується.

Слід відмітити, що взимку України досягає виступ Сибірського антициклону, а влітку Азорський антициклон розширюється далі на північ і від нього до України простягається виступ. Тому в Євразії в середньому протягом року вздовж 500 пн. ш. спостерігається зона підвищеного тиску, яка називається віссю Воєйкова.

173

6.9.3. Центри дії атмосфери

Ми спостерігали, що на картах середнього атмосферного тиску виділяються області високого та низького тиску із замкненими ізобарами. Ці області називаються центрами дії атмосфери. Одні центри зберігаються на кліматологічних картах усіх місяців року і їх називають перманентними або постійними. Інші центри виділяються на картах лише літніх або зимових місяців і їх називають сезонними центрами дії атмосфери. Перманентні центри дії атмосфери – це Азорський, Гавайський, Південнотихоокеанський, Південноіндійський, Південноатлантичний субтропічні антициклони, Арктичний та Антарктичний антициклони та Ісландський і Алеутський мінімуми. Сезоні центри дії атмосфери – це Азіатський і Канадський антициклони та Південноазіатський і Мексиканський мінімуми.

Пояси високого та низького тиску формуються під дією термічних та динамічних факторів. Над охолодженими районами в нижніх шарах атмосфери виникають сприятливі умови для підвищення тиску, а над нагрітими – зниження тиску. Тому над термічним екватором утворюється пояс низького тиску, а навколо полюсів – області високого тиску. Над материками атмосферний тиск змінюється за сезонами – взимку високий тиск, влітку низький.

Дія динамічних факторів складніша. Наука механіка показує, що в результаті добового обертання Землі з великою швидкістю на широтах 30-350 накопичується надлишок повітря. В реальних умовах атмосфери це відбувається завдяки надходженню на широти 30-350 антициклонів з помірних широт. Завдяки великій повторюваності цих антициклонів тут і формуються пояси високого тиску. Області низького тиску в субполярних широтах обох півкуль формуються завдяки інтенсивній циклонічній діяльності на цих широтах. Завдяки великій повторюваності циклонів на середній багаторічній карті і формуються тут зони низького атмосферного тиску.

6.10.Кліматологічні фронти

Всистемі переважаючого перенесення повітря біля підстильної поверхні проявляються більш-менш виражені зони конвергенції, вздовж яких сходяться різні за походженням повітряні маси. Середнє багаторічне положення зон конвергенції або перехідних зон між двома сусідніми повітряними масами називається кліматологічним фронтом. Головні кліматологічні фронти – це арктичний (антарктичний), помірний (або полярний) та тропічний.

Улипні смуга найбільшого нагрівання Землі розташована на північ від екватора. Це екваторіальна зона низького атмосферного тиску. У цій смузі зустрічаються екваторіальна та тропічна повітряні маси. Місце їх зустрічі і є тропічним фронтом. У цей час екваторіальні повітряні маси поповнюються за рахунок тропічного повітря пасатів південної півкулі. Досягаючи екваторіальних широт, пасати вливаються в зону екватора, втрачають свою стійку стратифікацію і трансформуються в екваторіальне повітря. У січні тропічне повітря північно-східного пасату також досягає екватора і трансформується в екваторіальне.

175

всю земну кулю, а розпадається на кілька активних ділянок, які не залишаються постійно на одному місці. На суходолі тропічний фронт не виражений у полі температури. Екваторіальне і тропічне повітря дуже тепле і фронт проявляється лише у полі конвергенції та вмісті водяної пари в повітрі (мал. 6.25.)

Зона зустрічі помірного та тропічного повітря називається фронтом помірних широт або полярним фронтом. Тут помірне повітря відносно холодне, а тропічне тепле. Цей фронт також не займає постійного положення. У січні окремі його гілки простягаються: 1) від Флориди до Ла-Маншу, 2) вздовж Середземного моря, 3) вздовж гірських хребтів Ірану, Афганістану, Тибету, 4) від Філіпін до західних берегів Канади.

Влітку окремі гілки фронту помірних широт зміщуються на північ і окремі з них розмиваються, натомість формуються інші. В Атлантичному океані і Західній Європі така гілка розташована в середньому вздовж 500пн. ш. У Східній Європі, Азії й на Тихому океані вони виражені між 40-600пн. ш. Це так звані Східноєвропейська, Східноазіатська (або Монгольська) та Тихоокеанська гілка полярного фронту. У південній півкулі окремі гілки полярного фронту розташовані над океанами на широті 40-600.

На атлантичній та тихоокеанській ділянках фронту помірних широт активна циклонічна діяльність розвивається протягом усього року. На середземноморській гілці циклони розвиваються лише в холодний період року і зміщуються переважно на північний схід. На Ірано-Тибетській гілці зимою та на Східноєвропейській і Східноазіатській гілках влітку циклони малоактивні і не викликають значної кількості атмосферних опадів.

Арктичне повітря та повітря помірних широт розділяє арктичний (у південній півкулі антарктичний) фронт. Найактивніша гілка арктичного фронту розташована над північною частиною Атлантичного океану і протягом усього року зберігається у смузі від 65 до 750пн. ш. Над Північною Америкою та над Східною Азією гілки арктичного фронту в січні опускаються до 600 пн. ш., а в липні зміщуються на північ до 700. Особливо активна циклонічна діяльність на арктичному фронті спостерігається в холодну пору року в північній Атлантиці.

Антарктичне повітря у південній півкулі від помірного повітря відділяє антарктичний фронт, який оточує Антарктиду.

Кліматологічні фронти відіграють велику роль у розумінні циркуляційних механізмів формування погоди та клімату величезних районів земної кулі. Вони показують де на земній кулі протягом усього року переважають відповідні повітряні маси, а де від одного основного сезону до іншого відбувається зміна повітряних мас з різними властивостями.

6.11. Загальна циркуляція атмосфери

Загальна циркуляція атмосфери – це сукупність усіх великомасштабних повітряних течій земної кулі. Розміри цих течій можуть досягати розмірів материків та океанів і навіть більші. У процесі загальної циркуляції атмосфери відбувається горизонтальний та вертикальний обмін повітря, а отже, тепла, вологи та домішок між різними районами земної кулі. Загальна циркуляція атмосфери виникає у результаті різного нагрівання Землі у високих та низьких широтах, а та-

177

кож різного нагрівання суходолу та водної поверхні, що обумовлює нерівномірність розподілу температури повітря та атмосферного тиску. Крім того, на неї впливають відхиляюча сила обертання Землі, рельєф поверхні суходолу, сила тертя тощо.

Розподіл повітряних течій в різних регіонах можна споглядати на щоденних синоптичних картах. Карти наглядно демонструють щоденні зміни циркуляційних механізмів. Однак при статистичному осередненні напрямків та швидкостей течій виявляються деякі стійкі їх особливості, що повторюються щорічно.

Течії загальної циркуляції атмосфери зумовлюють перенесення тепла і вологи і визначають кліматичний режим цілих регіонів і планети в цілому. Вони справляють також переважний плив на циркуляцію океанічної води, з якою тепло потрапляє з одних широт в інші. Повітряні течії впливають на формування полів хмарності та опадів. Тому циркуляцію атмосфери слід вважати одним із найважливіших чинників формування клімату земної кулі

6.11.1. Зони атмосферного тиску та вітру поблизу земної поверхні і в

нижній тропосфері

В основі повітряних течій у нижній тропосфері лежить вищерозглянутий зональний (широтний) розподіл атмосферного тиску. На мал. 6.26, а на-

ведено схему широтного розподілу тиску і переважаючих повітряних течій у нижній тропосфері вище шару тертя до висоти 4-5

км, а на мал.. 6.26, б – у шарі тертя, тобто до висоти 1 км. Між малюнками стрілкою вказано напрямок горизонтальних баричних градієнтів від зон високого тиску до низького. У шарі тертя вітер відхиляється від ізобар у бік горизонтального градієнта тиску, а вище шару тертя наближається до ізобар, тобто стає геострофічним.

Отже, в середині тропічних широт панують східні вітри, а поблизу земної поверхні північно-східні в північній півкулі та південно-східні у південній. У помірних широтах обох півкуль панує перенесення повітря із заходу на схід, а у приземному шарі – з південного заходу в північній півкулі та з північного заходу в південній. У високих широтах переважає перенесення повітря зі сходу, а у приземному шарі з північного сходу в північній півкулі та з південного сходу в південній.

178

6.11.2. Зони тиску та вітру у верхній тропосфері і стратосфері

Широтний розподіл атмосферного тиску та вітру чіткіше виражені на висоті, а не поблизу земної поверхні.

Ми вже знаємо, що у високих шарах атмосфери високий атмосферний тиск співпадає з областями високої температури. Низький же тиск відповідає районам з низькою температурою. Оскільки температура в тропосфері, починаючи з висоти 4-5 км, найвища в зоні екватора, а найнижча на полюсах, то й горизонтальний баричний градієнт має напрямок від тропічних широт до полюсів. Тому й геострофічний вітер має західний напрямок в обох півкулях у зв’язку з відхиленням руху в північній півкулі праворуч, а в південній ліворуч. Дійсний вітер у вільній атмосфері мало відрізняється від геострофічного. Отже, у верхній тропосфері та нижній стратосфері на висоті до 12-14 км спостерігається перенесення повітря з заходу на схід навколо полюсів обох півкуль де найнижчий атмосферний тиск. Це свого роду планетарні циркумполярні циклонічні вихори над кожною півкулею (мал. 6.27.).

Виняток становлять приекваторіальні широти. Справа в тому, що субтропічні зони високого атмосферного тиску на ви-

179

градієнт тиску зменшується догори під впливом градієнта температури і лише на висоті 20-25 км він уже змінюється на протилежний проти градієнта в нижній стратосфері. Отже у стратосфері на висоті 20-25 км виникає навколополярний циркумполярний антициклон і відповідно тут панують східні вітри. Ця зміна напрямку вітру в стратосфері влітку одержала назву стратосферного повороту вітру. У південній (зимовій) півкулі залишаються західні вітри. Коли літо буде у південній півкулі, то на висотах 20-25 км у цій півкулі будуть східні вітри, а у північній – західні.

6.11.3.Циркуляція атмосфери в тропічних широтах. Пасати

Утропічних широтах горизонтальні баричні градієнти в обох півкулях спрямовані від субтропічних поясів високого тиску до екваторіального поясу низького тиску (мал..6.26.). Тому геострофічний вітер тут має східний напрямок і охоплює усю тропічну зону. У приземному шарі повітря під дією сил тертя вітер відхиляється від ізобар на деякий кут у бік низького тиску і в північній півкулі набуває північно-східного напрямку, а в південній – південно-східного (мал.. 6.26, б). Ці вітри називаються пасатами. Пасати не охоплюють земну кулю суцільними смугами. Відомо, що субтропічні пояси високого тиску розпадаються на окремі субтропічні антициклони, які розташовані над океанами і витягнуті в широтному напрямку. У північній півкулі повітря в антициклонах рухається за годинниковою стрілкою.

Тому на південній периферії цих антициклонів у шарі тертя вітри мають пі- внічно-східний і східний напрямок (мал. 6.29.).

Упівденній півкулі

повітря в антициклоні рухається проти годинникової стрілки. Тому на північній периферії цих антициклонів у приземному

шарі вітри мають південно- Мал. 6.29. Схема течій повітря в зоні пасатів східний і східний напрямок. 1 – вітри біля земної поверхні, 2 – над шаром тертя

Отже, пасати – це вітри екваторіальної периферії субтропічних антициклонів. Вони займають територію від

300 до 100 широти обох півкуль. В тій півкулі, де зараз літо, зона пасатів відступає на кілька градусів від екватора, а в зимовій півкулі наближається до екватора.

Пасати – стійкі вітри, вони майже не змінюють свого напрямку протягом року. Швидкість вітру поблизу поверхні Землі в зоні пасатів близько 5-7 м/с на суходолі, та 8-10 м/с над океаном. Товщина пасатного потоку повітря на початку руху становить 2-4 км і збільшується у напрямку до екватора. Над цим пасатним потоком панують східні вітри. Раніше вважали, що над пасатами існують чітко виражені протилежно спрямовані вітри антипасати. Сучасні дослідження показали, що на висотах повітря із екваторіального поясу розтікається поступово, а не у

180