Термическая циркуляция
В тёплом воздухе изобарические поверхности располагаются на больших расстояниях друг от друга чем в холодных, поэтому возникает замкнутая циркуляция воздуха.
Рис. 14 Термическая циркуляция воздушных масс
Если температура на участках АВС одинакова, то и изменение температуры с высотой тоже одинаково. В этом случае изобарические поверхности располагаются параллельно друг другу, на всех высотах горизонтальный градиент отсутствует, горизонтального движения воздуха нет. Если по какой-либо причине в районе В температура повысится и распространится выше лежащие слои, то положение изобарических поверхностей изменится. Они начнут приподниматься и расходиться, то есть возникает горизонтальный градиент давления. На верхних уровнях давление над районом В окажется выше, чем над районами А и С, поэтому начнется движение воздуха от районов В к районам А и С. Это в свою очередь приведет к изменению давления на нижних уровнях; в следствие оттока воздуха, давление в районе В понизится, а в районах А и С повысится. Положение изобар изменится и в нижних уровнях.
В районе В изобарические поверхности в нижних уровнях опустятся, а в районах А и С поднимутся. Теперь и на нижнем уровне также возникает барический горизонтальный градиент давления: воздух из районов А и С будет перемещаться в район В. Таким образом между нагретым районом В и не нагретыми районами А и С возникнет термическая циркуляция воздуха включающая следующие звенья:
1) Над теплой поверхностью возникает
восходящее движение
2) Над более холодной нисходящее
3) У земной поверхности горизонтальное движение воздуха от холодных участков А и С к теплому В.
4) На высоких уровнях движение от нагретого
участка В к холодным А и С.
Воздушные течения, возникающие у земной поверхности, характерны только для определения географических районов и поэтому называются местными ветрами (бризы, горно-долинные ветра, ледниковые ветры).
Общая циркуляция атмосферы
Общая циркуляция атмосферы это совокупность основных воздушных течений на земном шаре. К основным крупномасштабным атмосферным движениям, входящим в общую циркуляцию атмосферы, относятся:
Воздушные течения, вызванные разностью температур различных широтных зон в близи поверхности земли и на высотах;
Струйные течения;
Воздушные течения в циклонах и антициклонах, обеспечивающих межширотный обмен воздухом;
Пассаты;
Муссоны;
Циркуляция в реальной атмосфере
Рис. 15 Циркуляция в атмосфере выше слоя трения и в слое трения
Циркуляция воздуха над полярными районами обусловлена влиянием относительно более высокого давления над полюсами и сравнительно низкими давлениями на широтах 60 - 65. Соответственно горизонтальный градиент давления направлен от полюсов к умеренным широтам. Ветра имеют восточное направление. В зоне трения ветер отклоняется на угол меньше 90 и принимает северо-восточное направление. На широтах в 30-35 (умеренные широты) выше слоя трения ветер имеет западное направление, а в слое трения – юго-западное. У экватора в Северном полушарии выше слоя трения ветер имеет восточное направление, в слое трения северо-восточное направление.
В реальных условиях циркуляция атмосферы осложнена циклонической деятельностью, которая постоянно развивает и перемещает крупномасштабные атмосферные возмущения (циклоны и антициклоны). Обычно они движутся с запада на восток. При этом перемещении осуществляется обмен воздушными массами, как в меридиональном направлении, так в вертикальном. Северо-восточные ветра в Северном полушарии и юго-восточные в Южном полушарии получили название пассатов.
Пассаты – постоянные, устойчивые ветра, почти не меняющие своего направления в течение года, имеющие скорость у земной поверхности 5-6 м/с, мощность вертикали 2-4 км.
Струйные течения – сильный узкий поток воздуха с почти горизонтальной осью, наблюдается в верхней тропосфере и стратосфере и характеризуется большими вертикальным и горизонтальным градиентами скорости ветра. Нижний предел скорости 30 м/с, верхний 200 м/с, ширина течения от 300 до 3000 км, мощность вертикали от 8 до 12 км, длинна до нескольких тысяч км.
Муссоны – устойчивые воздушные течения в некоторых областях Земли, дважды в год меняют свое преобладающие направление на противоположное. Бывают зимние и летние муссоны. В переходные сезоны (осенью и весною), когда происходит смена сезонов, устойчивость ветрового режима нарушается.
Муссонная циркуляция меняет своё направление на обратное в связи с межсезонным изменением распределения атмосферного давления. Муссона наблюдаются в тех районах Земли, где в течение одного сезона преобладает циклон или антициклон, а в течение другого сезона противоположная барическая система. Там, где в течение одного сезона циклоны и антициклоны часто сменяют друг друга муссоны не наблюдаются (большая часть Европы).
Мощные муссоны имеют место в северной части Индийского океана и в Южной Азии, где межсезонные изменения полушарий усилены огромным материком Азии, сильно прогретым летом и сильно охлаждённым зимой (зимой – северо-восточный муссон; летом – юго-западный муссон).
Внетропические муссоны связаны с тем, что над некоторыми континентами зимой преобладают устойчивые области повышенного давления, а летом – пониженного. Зимой, вследствие антициклонической деятельности над сушей ветры направлены в сторону моря. Летом ветра дуют с моря на сушу. Хорошо выражены внетропические циклоны на Дальнем Востоке, Китае, Японии. На Дальнем Востоке северо-западный муссон приносит сухой континентальный воздух и делает зиму суровой и малооблачной. Летний муссон (юго-восточный)приносит влажный и прохладный воздух.