- •190000, Санкт-Петербург, б. Морская ул., 67
- •6. Метеорология и климатология
- •6.1. Содержание метеорологии и климатологии
- •6.1.1. Погода и климат
- •6.1.2. Атмосфера и Солнце. Климатообразующие процессы
- •6.1.3. Метеорологические наблюдения, метеорологическая сеть и метеорологическая служба
- •6.2. Солнечная радиация в атмосфере
- •6.2.1. Радиация вообще
- •6.2.2. Лучистое и тепловое равновесие Земли
- •6.2.3. Спектральный состав солнечной радиации
- •6.2.4. Прямая солнечная радиация
- •6.2.5. Солнечная постоянная и общий приток солнечной радиации к Земле
- •6.2.6. Изменения солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.1. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.2. Поглощение солнечной радиации в атмосфере
- •6.2.6.3. Суммарная радиация
- •6.2.7. Отражение солнечной радиации. Поглощенная радиация. Альбедо Земли
- •6.2.7.1. Излучение земной поверхности
- •6.2.7.2. Встречное излучение
- •6.2.7.3. Эффективное излучение
- •6.2.7.4. Радиационный баланс земной поверхности
- •6.2.7.5. Тепловой баланс земной поверхности
- •6.3. Свойства воздуха
- •6.3.1. Водяной пар в воздухе
- •6.3.2. Уравнение состояния газа
- •6.3.3. Температура воздуха
- •6.3.4. Плотность воздуха
- •6.3.5. Атмосферное давление
- •6.5. Облака
- •6.5.1. Адиабатические изменения состояния в атмосфере
- •6.5.2. Конденсация в атмосфере
- •6.5.3. Классификация облаков
- •6.5.4. Наблюдения за облаками
- •6.4. Географическое распределение основных характеристик атмосферы
- •6.4.1. Географическое распределение температуры воздуха
- •6.4.2. Географическое распределение приземного атмосферного давления
- •6.4.3. Географическое распределение испарения и влажности
- •6.4.4. Географическое распределение облачности
- •6.6. Барическое поле. Атмосферные фронты. Ветер.
- •6.6.1. Барическое поле. Карты барической топографии
- •6.6.2. Воздушные массы и атмосферные фронты
- •6.6.3. Циклоны и антициклоны
- •6.6.4. Ветер
- •6.6.4.1. Ускорение воздуха под действием барического градиента
- •6.6.4.2. Геострофический ветер
- •6.6.4.3. Градиентный ветер в циклоне и антициклоне
- •6.6.4.4. Сила трения и ветер
- •6.6.4.5. Скорость и направление приземного ветра
- •6.6.4.6. Струйное течение
- •1) Изолинии скорости, м/с; 2) тропопауза в теплом (слева) и холодном (справа) воздухе; 3) фронтальная зона
- •6.6.5. Общая циркуляция атмосферы
- •6.6.5.1. Зональные и меридиональные составляющие общей циркуляции атмосферы
- •6.7. Прогноз погоды
- •6.8. Изменения климата
- •6.9. Микроклимат
- •6.9.1. Методы исследования микроклимата
- •6.9.2. Микроклиматы характерных типов ландшафтов
- •7. Гидрогеология
- •7.1. Происхождение и состав подземных вод
- •7.2. Залегание подземных вод и их классификация.
- •7.3. Взаимодействие подземных и поверхностных вод
- •7.4. Пополнение подземных вод
- •5. Гидрология суши
- •5.1. Содержание гидрологии суши
- •5.2. Круговорот воды на земном шаре
- •5.2.1. Запасы воды на Земле и водообмен
- •5.2.2. Общий круговорот воды
- •5.2.3. Внутриматериковый влагооборот
- •5.2.4. Речная фаза влагооборота
- •5.3. Морфология речных бассейнов
- •5.3.1. Водосборы и водоразделы
- •5.3.2. Морфология речных бассейнов
- •5.3.3. Речная сеть
- •5.3.4. Долина реки
- •5.3.5. Русло реки
- •5.3.6. Продольный профиль реки. Средний уклон русла.
- •5.3.7. Дельты и эстуарии
- •5.4. Источники питания рек. Формирование поверхностных вод суши
- •5.4.1. Атмосферные осадки
- •5.4.2. Снежный покров
- •5.4.3. Ледники
- •5.4.4. Подземные воды
- •5.5. Расходование воды в бассейне рек
- •5.5.1. Испарение
- •5.5.2. Инфильтрация атмосферных осадков
- •5.5.3. Подземные воды
- •5.6. Режим рек
- •5.6.1. Главнейшие характеристики речного стока
- •5.6.2. Основные фазы водного режима рек
- •5.6.3. Наблюдения за режимом рек и использование их на практике
- •5.7. Влияние хозяйственной деятельности на водный режим
- •5.7.1. Орошение
- •5.7.2. Осушение
- •5.7.3. Регулирование стока водохранилищами
- •5.8. Сток речных наносов
- •5.8.1. Взвешенные и влекомые наносы
- •5.8.2. Сток растворенных веществ и химический состав речных вод
- •5.9. Водоемы
- •5.9.1. Озерные котловины и системы. Формирование котловин.
- •5.9.2. Строение озерных систем
- •5.9.3. Водный баланс водоемов
- •5.9.4. Внешний водообмен водоемов
- •5.9.5. Химический состав вод озер и водохранилищ
- •5.9.6. Трофический статус водоемов
- •5.9.7. Донные отложения и заиление водоемов
6.4.2. Географическое распределение приземного атмосферного давления
Распределение приземного давления не имеет столь четко выраженных закономерностей, как распределение температуры, но они также есть. Главная из них – квазистационарные барические образования. В некоторых районах имеются постоянно существующие замкнутые области повышенного и пониженного давления. Эти области существуют всегда, несколько меняясь со временем по интенсивности и площади. Эти области называют минимумами (или депрессиями) и максимумами, а иногда – центрами действия атмосферы. В северном полушарии, например, существует Сибирский максимум, Арктический максимум, Исландская депрессия, Алеутский минимум, Азорский максимум.
Наличие центров действия на многолетних средних картах свидетельствует о том, что в тех или иных местах Земли круглый год или весь сезон располагается один и тот же устойчивый циклон или антициклон. В действительности, циклоны и антициклоны в атмосфере достаточно быстро сменяются. Из климатологических карт следует, что в одних местах Земли циклоны преобладают над антициклонами, и потому там на картах обрисовываются центры действия с пониженным давлением (как, например, на севере Атлантического океана - Исландская депрессия). В других местах антициклоны наблюдаются значительно чаще, чем циклоны, и потому на картах обозначаются центры действия с повышенным давлением (как Азорский антициклон в субтропиках Атлантического океана). В действительности в тот или иной момент, например, над северным Атлантическим океаном можно одновременно наблюдать не один, а два субтропических антициклона, а над северным Тихим - даже три.
Тем не менее, по временным изменениям состояния этих квазистационарных образований климатологи судят об изменении состояния атмосферы, эти изменения служат основой для долгосрочных прогнозов погоды.
6.4.3. Географическое распределение испарения и влажности
Как известно, влажность является весьма изменчивой характеристикой как в пространстве, так и во времени. В пространственном отношении влажность воздуха во многом зависит от испарения. Рассматривая среднегодовые значения испарения с подстилающей поверхности, мы можем отметить следующие закономерности (рис.6.12). Испарение над океанами больше, чем над сушей. Над океанами испарение за год составляет 1500 – 2000 мм/год, достигая даже 3000 мм/год, но и в довольно высоких широтах испарение над океаном может достигать 1000 мм/год. Над поверхностью суши испарение меньше, наиболее велико оно в тропиках (600 – 1000 мм/год), в умеренной зоне составляет примерно 300 – 600 мм/год. В полярных зонах из-за очень низких температур испарение невелико и не превышает 200 мм/год.
Рис.6.12. Распределение среднегодового испарения с подстилающей поверхности, мм/год
Из этого следует, что давление водяного пара также должно быть более высоким в районах повышенного испарения. В целом так это и есть, но нужно учитывать, что влажность воздуха зависит не только от испарения, но еще и от переноса влаги ветрами. В результате влажность воздуха распределяется по земной поверхности не идентично испарению. Испарение пропорционально дефициту насыщения, а последний зависит преимущественно от температуры, чем выше температура, тем выше дефицит. Поэтому распределение влажности в общем подобно распределению температуры (см. выше).
Рис.6.13. Распределение средней абсолютной влажности в январе, гПа
Рис.6.14. Распределение средней абсолютной влажности в июле, гПа
Наиболее велика влажность у экватора, где среднемноголетнее месячное давление водяного пара составляет более 20 мб, а местами и до 30 – 35 мб. На суше влажность максимальна в экваториальных лесах. Влажность в целом убывает с широтой. Кроме того, зимой влажность над континентами меньше, чем над океаном в тех же широтах (рис.6.13). Поэтому в зимнее время изолинии абсолютной влажности отклоняются от зонального направления, изгибаясь к экватору, как и изотермы. В районах полюсов холода (Якутия, Антарктида) возникают крупные замкнутые области низкой влажности, менее 0.1 мб.
Летом же соответствие температуры и влажности меньшее (рис.6.14). Во внутренних районах материков летом достаточно тепло, но не хватает влаги, поэтому и влажность не возрастает по сравнению с океанами тех же широт. Таким образом, летом изолинии влажности в целом зональны. Крупные пустыни (типа Сахары) являются замкнутыми областями пониженной влажности.
Но в районах материков, где в течение года преобладает перенос воздуха с океана, влажность достаточно высока. В муссонных областях (юг, восток Азии), где воздушные течения направлены летом с моря, зимой – с суши, влажность высока как летом, так и зимой.
Если говорить об относительной влажности, то она зависит как от абсолютной влажности (содержания водяного пара), так и от температуры (рис.6.15, 6.16). Относительная влажность всегда высока у экватора, где высока абсолютная влажность, а температура не очень высока из-за постоянной облачности. Среднегодовая относительная влажность здесь составляет около 85%. Относительная влажность также велика и в северных и южных частях Атлантического и Тихого океанов, в Северном Ледовитом океане, где она мало отличается от экваториальной. Но причина этого уже в другом – абсолютная влажность в этих районах в общем невелика, зато и температура воздуха низкая, особенно зимой.
Рис.6.15. Распределение средней относительной влажности в январе (%)
Рис.6.16. Распределение средней относительной влажности в июле (%)
Подобные условия зимой и над холодными материками, например, в Сибири, где зимой относительная влажность достигает 75 – 80%. Над Европой относительная влажность зимой составляет 80 – 80%, температуры выше, чем ближе к полюсу, но и водяного пара больше. Низкая относительная влажность (менее 50%) круглый год в субтропических и тропических пустынях (Сахара, Аравия, Мексика, Монголия и др.).