Циркуляция атмосферы в Северном полушарии
Следует отметить, что ещё 200 лет назад были составлены простейшие схемы общей циркуляции атмосферы. Основные положения этих схем до сих пор не утратили своего значения.
Циркуляция атмосферы осуществляется следующим образом (рис. 16), воздух, нагреваясь над экватором, поднимается и движется по направлению к Северному полюсу, по мере движения, вследствие вращения Земли он всё более и более отклоняется от прямого движения и на широте около 30 принимает направление с запада на восток. В субтропических широтах на высотах 3-5 км над поверхностью Земли располагается зона западных ветров, на широте 35 происходит накопление воздуха и формирование пояса повышенного давления, от которого воздух растекается в обе стороны, подвергаясь воздействию силы Кориолиса. Воздушные течения, идущие в сторону экватора имеют северо-восточное направление (пассаты).
К северу от пояса повышенного давления у земной поверхности образуется система юго-западных ветров, которые преобладают в умеренных широтах.
Рис. 16 Циркуляция атмосферы в северном полушарии
У полюса воздух под действием низких температур охлаждается и опускается вниз и растекается к югу, причем воздух приобретает направление выше слоя трения с востока на запад. На широте 65 происходит встреча с воздухом умеренных широт и подъем воздушных масс.
Таким образом, образуются три вертикальных «колеса» атмосферной циркуляции.
Так как земная поверхность неоднородна и разделена на материки и океаны, которые нагреваются и охлаждаются по-разному, поэтому пояса высокого и низкого давления разделены на области повышенного и пониженного давления с замкнутыми изобарами (циклоны и антициклоны). Летом над нагретыми материками формируются области низкого давления и связанные с ними восходящие движения воздушных масс, а над океанами области высокого давления, в которых происходит опускание воздушных масс. Зимой наблюдается обратная картина.
Особенно отчётливо циклоны и антициклоны проявляются в умеренных широтах в зимнее время, когда контрасты температуры воздуха над материками и океанами особенно велики.
Географические типы воздушных масс
Воздушные течения, возникающие вследствие неравномерного распределения давления, играют большую роль в переносе воздушных масс с различными физическими свойствами. Эти массы формируются в определенных районах. Наибольшее значение при формировании климатов имеют следующие типы воздушных масс:
Арктический воздух;
Воздух умеренных широт;
Тропический воздух;
Экваториальный воздух.
Арктический воздух формируется над ледяными полями Арктики, это очень холодный воздух, в нём содержится мало водяного пара. Вторжение его в умеренные широты вызывает резкие и быстрые понижения температуры, которые называются волнами холода. Вертикальная мощность арктического воздуха обычно 2 км, иногда до 5 км. Волны холода в некоторых случаях могут достигать Северной Америки и даже берегов Флориды.
Континентальный воздух умеренных широт на территории России формируется за счёт морского воздуха умеренных широт и арктического воздуха. Морской воздух умеренных широт перемещается вместе с циклонами. На континентах он перерождается в континентальных воздух. Такое перерождение воздушных масс называется трансформацией.
Тропический воздух – формируется в тропических пустынях и степях из экваториального воздуха и воздуха умеренных широт. В тёплое время очаги его формирования (влияние на территорию России) – Средняя Азия, Северный Китай, Монголия, Юг России. Вторжение этого воздуха вызывает сухую жаркую погоду, сопровождаемую суховеями.
Экваториальный воздух – формируется из тропического воздуха пассатов. Воздух сильно увлажнен и имеет высокую температуру.
Физические свойства воздушных масс не остаются постоянными, их свойства с течением времени изменяются.