Циркуляция атмосферы
Страница 2

Циркуляция атмосферы » Циркуляция атмосферы

Между поясами низкоширотных и высокоширотных восточных ветров существует система устойчивых западных ветров, которую называют западным переносом. Западные ветры дуют в слое от поверхности земли и до уровня 20 км. В отдельных районах скорость этих ветров резко возрастает, тогда образуются два или три быстро движущихся потока внутри ветровой системы. Такие потоки называются струйными течениями, они располагаются на высотах около 10 или 12 км (сразу под тропопаузой). Скорость ветров в этих потоках доходит до 400 км/ч и более. Впервые со струйными течениями встретились военные самолеты во время второй мировой войны, и с тех пор они исследуются с помощью радиозондов, самолетов и ракет. Сегодня самолеты, летящие с запада на восток, имеют преимущество перед теми, что летят с востока на запад, поскольку они могут воспользоваться этими струйными течениями. (Лишь одно значительное струйное течение направлено с востока на запад, оно развивается летом над Индийским океаном в северном полушарии.) Длина таких быстро несущихся рек воздуха колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. Как правило, струйные течения в атмосфере связаны с резко углубляющимися циклонами, которые, двигаясь к экватору, способствуют усилению западных ветров и превращению их в струйные течения.

Зимой положение и интенсивность различных ветровых систем разнообразнее. В высоких широтах (выше 65°) восточные ветры значительно сильнее, чем летом, и проникают дальше к экватору. Выше 15 км в стратосфере восточные ветры заменяются сильными западными ветрами, которые циркулируют вокруг полюса и называются западными ветрами полярной ночи. Обычно различают ось струйного течения и ветры, дующие со скоростями до 300 км/ч на высотах от 25 до 30 км. В середине зимы наблюдаются самые сильные и устойчивые западные ветры в тропосфере, они несут стремительные и глубокие циклоны, гребни и антициклоны и определяют погоду в нижних слоях атмосферы. Если летом они обычно простираются от 35 до 65° широты на уровне моря, то зимой наблюдаются от 30 до 70°. (На высоте примерно 5 км они простираются почти от самого экватора до полюса.) В нижних слоях стратосферы ветры быстро ослабевают с высотой в среднем до 50 км/ч на уровне 20 км. Однако в верхних слоях стратосферы они снова набирают скорость, достигая максимума на высоте примерно 55 км, т. Е. уже в слоях нижней мезосферы. Эти высотные сильные западные ветры называются мезосферными западными потоками.

Вдоль всех этих воздушных потоков, как правило, движутся возмущения. Западные потоки в средних и высоких широтах характеризуются движением особенно мощных циклонов и антициклонов, которые связаны с волнами различных размеров в средней и верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Практически карты среднего давления зимой на высоте 3 км и в мезосфере мало чем отличаются одна от другой. Но атмосфера при этом не ведет себя одинаково на всех уровнях. В стратосфере, например, ветры распространяются от холодных областей к теплым, а не наоборот, как в тропосфере. Циркуляция же в стратосфере является скорее охлаждающей, чем нагревающей системой, она усиливает контрасты температуры над различными частями земной поверхности, а не выравнивает их, хотя изменения температуры в целом определяют здесь вертикальные движения. Выше 80 км атмосфера ионизована и подвержена влиянию ряда других факторов, например, электрических и магнитных полей.

В последнее время многое стало известно об общей циркуляции в атмосфере, особенно в северном полушарии. Но даже сейчас по этим данным мы не можем судить о причинах изменения погоды и климата. Сведения об общей циркуляции были пополнены английскими, американскими и скандинавскими метеорологами, исследовавшими баланс углового момента. В качестве отправной точки они избрали предположение, что полная величина энергии и количество водяного пара, неравномерно распределенные по земному шару, должны оставаться постоянными в атмосфере в целом. И затем они смогли обнаружить, где находятся области источников и стоков энергии и водяного пара на Земле и как различные области обмениваются друг с другом запасами энергии и водяного пара.

Чтобы понять, как осуществляется обмен энергией, необходимо помнить, что атмосфера не только вращается вместе с Землей, но также имеет собственное движение вокруг земной оси. Другими словами, атмосфера обладает угловым моментом. Угловой момент тела, движущегося по кругу, пропорционален его скорости, расстоянию от центра круга (в данном случае от земной оси) и его массе. Угловой момент равен произведению трех указанных величин. Как было сказано выше, в низких широтах вообще преобладают восточные ветры (пассаты), а в средних — западные. Вследствие трения этих ветров о поверхность Земли, которая вращается с запада на восток, на низких широтах возникает значительный угловой момент западных ветров за счет большого здесь радиуса вращения атмосферы. Поэтому низкие широты являются источником углового момента, который переносится в область средних широт, играющих роль стока углового момента ровно настолько, насколько тормозят вращение Земли пассаты. Западный перенос благодаря поверхностному трению ветра о земную поверхность способствует вращению Земли. В целом же скорость вращения Земли остается неизменной. Влияние поверхностного торможения должно было бы в течение примерно 10 дней остановить оба вида циркуляции, после чего атмосфера начала бы вращаться вместе с Землей, не будь этого переноса углового момента западных ветров от низких к высоким широтам. Однако это возможно лишь в равномерно нагретой атмосфере. Угловой момент от низких широт к высоким переносится циркуляцией в ячейке Гадлея и мощными циклонами, идущими из низких широт в высокие. Второй процесс ярче выражен в верхних слоях тропосферы с максимальным переносом на высоте примерно 10 км на широте 32°, т. Е. в области стационарных субтропических антициклонов. Кроме того, момент почти наверняка переносится большими волнами давления в верхних слоях тропосферы и сопровождающим их семейством приземных циклонических и антициклонических возмущений в умеренных широтах.

Страницы: 1 2 3


Религия
По древним преданиям Закавказье посетили пять святых апостолов: четыре из числа двенадцати – святой Андрей, святой Матфий, святой Варфоломей, святой Иуда Фаддей, называемый Левием. Святой Андрей Первозванный, считающийся общим апостолом земли Русской, обходя причерноморские земли, проповедал в Абха ...

Вековые колебания климата и специфика периода глобального потепления (на примере м/с Елатьма)
Изучение данных регулярных метеонаблюдений позволило охарактеризовать с большой подробностью и достоверностью внутривековые изменения климата Земли. В частности, выделено 3 больших периода климатической динамики в Северном полушарии [8] (далее – периоды Будыко): преимущественное потепление (до сере ...

Прогноз социально-экономического развития республики АЛТАЙ
Анализ состояния и тенденций социально-экономического развития Республики Алтай за 2007-2009 гг., основных направлений региональной социально-экономической политики Правительства Российской Федерации и Правительства Республики Алтай позволяет определить основные направления социально-экономического ...