Зональность в распределении атмосферного давления.
Анализ синоптических карт за отдельные сроки показывает, что распределение атмосферного давления все время меняется. Эти изменения обусловливаются в основном изменением температуры и циркуляционными факторами – перемещением и эволюцией циклонов и антициклонов. Даже на среднемесячных или сезонных картах барическое поле Земли может значительно отличаться от аналогичного распределения в другие годы. Тем не менее, построение средних многолетних месячных, сезонных или годовых карт обнаруживает определенные закономерности, типичные для каждого месяца или сезона. Одной из самых устойчивых особенностей многолетних барических карт является зональность в распределении давления, хотя и несколько замаскированная различием влияний суши и моря.
По обе стороны от экватора (в зоне от 15 ° с. ш. и 25 ° ю. ш. в январе и между 35° с. ш. и 5° ю. ш. в июле) формируется область пониженного давления.* Это область экваториальной депрессии, смещающаяся в то полушарие, в котором в данном месяце лето.
В субтропических широтах (30–32° с. ш. и ю. ш. в январе и 33–37° с. ш. и 26–30° ю. ш. в июле) формируются две субтропические зоны повышенного давления, смещающаяся от января к июлю к северу, а от июля к январю к югу.
От субтропиков к умеренным широтам (55–65° с. ш. и ю. ш.) давление падает, особенно сильно в южном полушарии, и достигает минимума в субарктических и субантарктических зонах. К полюсам обоих полушарий давление опять растет.
Вследствие зональности в распределении атмосферного давления меридиональный барический градиент между широтными зонами обоих полушарий направлен то к низким, то к высоким широтам. В дальнейшем (§9) будет показано, что это приводит к преобладанию в тропиках восточных ветров, а в умеренных широтах – западных.
Причиной образования зон высокого давления в субтропиках и зон низкого давления в субполярных широтах являются особенности циклонической деятельности. Антициклоны, возникающие в умеренных широтах, при своем движении с запада на восток смещаются к более низким широтам и там усиливаются, образуя в обоих полушариях субтропические зоны высокого давления с осью около 35-й параллели. Циклоны, зарождающиеся на полярном фронте умеренных широт, при своем движении к востоку отклоняются к более высоким широтам и сосредоточиваются там, образуя субполярные зоны низкого давления. Такая сепарация циклонов от антициклонов объясняется зависимостью изменения отклоняющейся силы вращения Земли с широтой.
С высотой влияние распределения суши и моря на температуру, а следовательно, и на атмосферное давление ослабевает и в структуре высотного барического поля все отчетливее видна зональность в распределении давления.
Полярность сезонов в полушариях Земли приводит к тому, что средняя величина атмосферного давления над каждым из них меняется от зимнего полугодия к летнему (рис. 8). Вследствие этого происходит сезонный обмен воздуха между полушариями (преимущественно в высоких слоях атмосферы). Подсчитано, что за год из северного полушария в южное и обратно переносится около 1013 т воздуха, что составляет 1/500 часть всей массы атмосферы.
Центры действия атмосферы.
Анализ карт средних многолетних значений атмосферного давления (рис. 9) указывает на зональность в его распределении. Однако влияние неравномерного распределения суши и моря приводит к тому, что в отдельных зонах барическое поле распадается на отдельные ячейки, на отдельные области повышенного или пониженного давления с замкнутыми изобарами. Эти области низкого или высокого давления на многолетних средних картах, являющиеся статическим результатом преобладания в данных районах циклонической или антициклонической деятельности, называются центрами действия атмосферы (ЦДА). Одни из этих ЦДА прослеживаются на климатических картах всех месяцев года, другие обнаруживаются на картах только зимних или только летних месяцев. Первые называются перманентными (постоянными), а вторые – сезонными ЦДА.
К постоянным ЦДА относятся исландская депрессия азорский максимум (антициклон), северотихоокеанский (гонолульский) антициклон, гренландский антициклон, южноатлантический и южно-индийский антициклоны, предантарктическая зона пониженного давления, арктический и антарктический антициклоны и экваториальная ложбина.
Сезонными ЦДА считают алеутскую зимнюю депрессию, соедиземноморскии зимний циклон, азиатский (сибирский) максимум, мексиканскую летнюю депрессию и др.
Наличие рассмотренных ЦДА на многолетних средних картах не означает вовсе, что в этих или иных местах планеты круглый год или весь сезон располагается одно и то же устойчивое барическое образование - циклон или антициклон. В действительности циклоны и антициклоны в атмосфере постоянно и достаточно быстро сменяют друг друга, перемещаясь из одних районов Земли в другие. Климатологические карты только позволяют выяснить преобладание одних форм барического рельефа над другими - циклонической деятельности над антициклонической и наоборот.
Детальное изучение закономерностей перестройки барического поля Земли (условия зарождения, эволюции и миграции ЦДА) является теоретической основой для краткосрочных и долгосрочных прогнозов погоды.
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое плотность воздуха и какие причины влияют на изменение плотности воздуха?
2. В чем суть основного уравнения статики?
3. Какие Вы знаете единицы измерения атмосферного давления?
4. В чем особенности изменения атмосферного давления? Что такое барический градиент?
5. Что такое барические исстемы? Какие видризменения происходят в барических системах (циклон, антициклон, ложбина, гребень, седловина)?
6. В чем особенности распределения атмосферного давления на земном шаре?