Муссонная циркуляция.

Схема общей циркуляции атмосферы.

ЛЕКЦИЯ 2. ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ КЛИМАТА

План:

1. Схема общей циркуляции атмосферы.

2. Муссонная циркуляция.

Атмосферная циркуляция является очень важным климатообразующим фактором, так как с ней связан перенос воздушных масс с различными свойствами – теплых и холодных, сухих и влажных и т.д.

Воздушные течения в атмосфере вызываются неравномерным распределением солнечного тепла на поверхности земли, приводящим к неодинаковому нагреванию почвы и воздуха в различных поясах земного шара. Особенно значительные различия в нагревании создаются между низкими и высокими широтами. В среднем за год различия в температурах воздуха между этими широтами доходят до 40-45° и более. Эти различия образуют разности в давлении воздуха, а последние вызывают воздушные течения, приводящие к обмену воздушными массами между низкими и высокими широтами. Между этими широтами создается круговорот воздуха, называемый общей циркуляцией атмосферы.

Неоднородность земной поверхности вызывает неодинаковое нагревание различных участков ее (суша, море), приводящее к образованию различий в давлении воздуха, и, кроме того, создает в разных местах различное трение воздуха о земную поверхность. Вращение же земли вокруг оси вызывает отклонение движения воздушных масс от направления градиентов давления. Вследствие этих причин круговорот воздуха между полюсами и экватором разделяется на отдельные, связанные между собой частные круговороты, что весьма сильно усложняет характер общей циркуляции атмосферы. Особенно значительно влияют на характер атмосферной циркуляции циклоны и антициклоны, зарождающиеся в умеренных и высоких широтах. Впервые подробное исследование циркуляции дал А.И. Воейков в 1874 г.

Дать схему общей циркуляции атмосферы.

В экваториальной зоне вследствие значительного нагревания земной поверхности воздух сильно прогревается, расширяется, и часть его вытесняется кверху, где он на высоте 6-8 км оттекает от экватора. Один поток воздуха направлен на север, другой – на юг. Отток воздуха от экватора создает пояс пониженного давления в экваториальной зоне ( давление ниже 1013 мб ). В январе пояс пониженного давления располагается вдоль экватора, а в июле он несколько смещается к северу вследствие смещения к северу полосы наибольшего нагревания.

Оттекающий в высоких слоях тропосферы к северу воздух отклоняется под влиянием вращения земли все более и более от градиента вправо и под широтой 30-35° это отклонение достигает 90°, т.е. ветер принимает западное направление и дует вдоль параллелей. Вследствие этого дальнейшее движение воздуха на север прекращается, что вызывает около 30-35° широты накопление воздуха и опускание его к земной поверхности. В результате в этих широтах образуется зона повышенного давления динамического происхождения. Она распадается на отдельные области, называемые субтропическими антициклонами, центры которых располагаются в субтропических широтах океанов. В северном полушарии это будет азорский антициклон, образующийся в субтропических широтах Атлантического океана, и гавайский антициклон, создающийся в субтропических широтах Тихого океана.

В северном полушарии у земной поверхности воздух от области высокого давления движется частично к северу, частично к югу – к экватору, где располагается область пониженного давления. Под влиянием отклоняющей силы вращения земли вокруг своей оси воздух при движении к экватору отклоняется постепенно вправо от градиента, направленного с севера на юг, и принимает северо-восточное направление, а в экваториальной зоне – восточное. Эти северо-восточные ветры дуют в тропических широтах постоянно в течении года. Такие ветры называются пассатами. Ветры же противоположных направлений, дующие над пассатами в высоких слоях тропосферы, начиная с высот 2-7 км, называют антипассатами. Таким образом, создается замкнутая циркуляция воздуха между экватором и широтами 30-35°, называемая внутритропической циркуляцией.

Вблизи экватора происходит встреча пассатов обоих полушарий. Эти пассатные потоки имеют некоторую разность температур. Вследствие этого между ними создается поверхность раздела, называемая тропическим фронтом.

Тропический фронт не занимает постоянного положения. Зимой он смещается к югу, особенно значительно над Индийским океаном. Летом же он занимает более северное положение, а в Азии тропический фронт продвигается до самых Гималаев. Эти смещения тропического фронта связаны со смещением полосы наибольшего нагревания, которая леном располагается к северу от экватора, зимой – к югу от него.

На тропическом фронте, в области встречи пассатов северного и южного полушарий, возникают тропические циклоны. Чаще всего они образуются в зонах, расположенных под широтой 6-20° по обе стороны от экватора. Тропические циклоны обычно сопровождаются весьма сильными ливневыми осадками и огромными скоростями ветра, достигающими 40 м/сек и более.

Атмосферная циркуляция во внетропических широтах представляется в таком виде. На материках, которые зимой во внетропических широтах сильнее охлаждаются, чем океаны, образуются области высокого давления. Особенно высокое давление в январе создается в Азии. Так, в Монголии располагается максимум давления в 1036 мб. В теплое же время года на материках, которые во внетропических широтах сильнее прогреваются, чем океаны, располагаются области пониженного давления.

У земной поверхности в умеренных широтах притекают массы воздуха различного происхождения. Из низких широт сюда приходят теплые массы тропического воздуха, из высоких – массы воздуха умеренных широт. Эти воздушные массы характеризуются различными физическими свойствами. Поверхность раздела между этими массами называется фронтом умеренных широт, или полярным фронтом. На поверхности данного фронта образуются волнообразные изгибы, вследствие продвижения холодного воздуха к югу и теплого к северу.

На фронтах умеренных широт развивается интенсивная циклоническая деятельность. Последняя играет большую климатообразующую роль в умеренных широтах, так как с ней связан перенос теплых масс воздуха в высокие широты и вторжение холодных масс в нижние широты. На фронте, проходящем по Антарктическому океану, циклоническая деятельность развивается в течение всего года, что способствует увлажнению Европы. На средиземноморской ветви фронта циклоны развиваются только в холодное время года , и они перемещаются главным образом на северо-восток. Циклоны средиземноморского фронта играют большую роль в переносе влаги не только в страны, прилегающие к Средиземному морю, но и в расположенные к северу и северо-востоку от него.

В высоких широтах существует еще арктический фронт, являющийся поверхностью раздела между воздухом умеренных широт и арктическими массами воздуха. В январе арктический фронт располагается над Атлантическим океаном в полосе от 65 до 75° с.ш., а над Северной Америкой и Азией он снижается до широты 60°. В летние месяцы арктический фронт смещается к северу. На арктическом фронте также развивается циклоническая деятельность. Особенно значительно она развивается на этом фронте в холодное время года в северной части Атлантики.

 

Муссонами называются сезонные ветры, изменяющие направление 2 раза в год. Летом они дуют с океана на сушу, зимой- с суши на океан. Причина – различия в нагревании и охлаждении материков и океанов в течение года. В летнее время суша нагревается сильнее, чем океан, зимой же –наоборот, сильнее охлаждается. Температурные различия создают различия в распределении атмосферного давления воздуха. Над сушей летом устанавливается область пониженного давления, зимой – повышенного, над океанами наоборот, летом господствует высокое давление, зимой – низкое. Вследствие этого летом создается ток воздуха с океана на сушу в виде океанического муссона, На направление муссонов влияет отклоняющая сила вращения земли вокруг своей оси. Под влиянием этой силы муссоны в северном полушарии отклоняются вправо от направлений градиентов, в южном – влево. Особенно резко выражены муссоны на юге Азии, в северной части Индийского океана и в Аравийском море. Зимой здесь наблюдается северо-восточный материковый муссон, летом - юго-западный океанический муссон.