Понятие об общей циркуляции атмосферы

Воздушная оболочка Земли – атмосфера находится в постоянном движении. Это движение воздуха никогда не прекращается, что и вызывает перемены в погоде. Из всего разнообразия воздушных течений в атмосфере можно выделить главные, наиболее значительные по своим масштабам и наиболее устойчивые. Такую совокупность крупномасштабных, охватывающих большие географические районы, и относительно устойчивых (т.е. постоянно существующих) воздушных течений называют общей циркуляцией атмосферы (ОЦА).

Общая циркуляция атмосферы -это результат взаимодействия многих факторов, из которых решающими являются:

неравномерность притока солнечной энергии на разных широтах и в разное время года;

вращение Земли и действие возникающих при этом инерционных сил;

неоднородность земной поверхности (наличие моря и суши, гор и равнин и т.д.)

Вращение Земли и неоднородность её поверхности сильно усложняют атмосферную циркуляцию. К основным закономерностям общей циркуляции атмосферы относятся:

1) В крупномасштабных процессах скорости горизонтальных движений больше, чем вертикальных;

2) Преобладание широтных воздушных течений над меридиональными;

3) Преимущественно вихревой характер воздушных течений;

4) Постоянная изменчивость воздушных течений;

5) Изменчивость воздушных течений при переходе от слоя к слою

6) Изменение воздушных течений от сезона к сезону.

Рис.5.1 Схема общей циркуляции атмосферы

Одним из важнейших элементов общей циркуляции атмосферы являются течения зональной циркуляции, имеющие общее направление движения вдоль

кругов широты. При этом в тропосфере и нижней стратосфере в полярных широтах зимой и в умеренных широтах круглый год преобладают западные ветры с некоторым отклонением к северу. Более редко возникающие восточные ветры несколько отклоняются к югу.

Рис.5.2. Среднее распределение атмосферного давления и направления ветра в январе

Рис 5.3. Среднее распределение атмосферного давления и направления ветра в июле

Основной причиной вызывающей возникновение общей циркуляции атмосферы, является различие в нагрева земной поверхности и воздуха на экваторе и полюсах.

Если бы Земля не вращалась и её поверхность была бы однородна, то схема общей циркуляции атмосферы была бы очень проста. Так как наиболее теплыми оказались бы нижние слои атмосферы в районе экватора, а наиболее холодными – в районе полюсов, то у земной поверхности воздух перемещался бы от полюса к экватору, а в верхних слоях – в обратном направлении. В этом случае в любой точке северного полушария наблюдались бы у земли северные ветры и характер погоды был бы довольно однообразным.

В действительности, под влиянием силы Кориолиса и неоднородности подстилающей поверхности, обуславливающей неравномерное нагревание обширных территорий, расположенных на одной и той же широте, схема общей циркуляции атмосферы представляется более сложной. На рисунке 5.1 изображено северное полушарие, вокруг которого показан разрез тропосферы. Стрелки указывают направление воздушных течений.

Над экватором, в районе наиболее сильного прогревания атмосферы, развиваются мощные восходящие потоки, движущиеся в верхних слоях по направлению к полюсу. По мере перемещения воздуха к полюсу на него всё больше и больше начинает оказывать влияние сила Кориолиса, под действием которой он отклоняется вправо от первоначального движения. Таким образом, южные течения сначала становятся юго-юго-западными, затем юго-западными и наконец на широте 30⁰, где отклонение от меридиана достигает 90⁰ эти течения принимают западное направление, что затрудняет, дальнейшие перемещение к северу (поверху) экваториальных воздушных масс. Вследствие этого, а также потому, что пространство между меридианами на широте 30⁰ значительно меньше, чем на экваторе, над районами около 30⁰ широты происходит накопление воздушных масс, что вызывает в этих районах образование пояса высокого давления. В результате этого на широте 30⁰ в нижних слоях тропосферы возникают барические градиенты, направленные от оси этого пояса на юг и на север. Под действием барического градиента, направленного на юг, воздух у земной поверхности постоянно перемещается от субтропических широт к экватору. Благодаря силе Кориолиса это течение несколько отклоняется вправо, образуя постоянные северо-восточные ветра в северном полушарии и юго-восточные – в южном полушарии. Эти ветра называются пассатами. Верхний юго-западный поток от экватора к субтропическим широтам получил название антипассата.

Благодаря неравномерному распределению суши и воды субтропический пояс высокого давление не является сплошным и равномерным, а распадается на ряд отдельных замкнутых областей высокого давления (антициклонов).

В субтропических широтах Атлантики, вблизи Азорских островов, наблюдается так называемый азорский антициклон, который особенно хорошо

выражен в летние месяцы. Примерно на этих же широтах наблюдается антициклон и в Тихом океане, который называется северотихоокеанским или гонолульским.

Субтропический пояс высокого давления делает климат в этих районах очень сухим, в связи с чем и возникают пустыни. (Колорадо в Северной Америка, Сахара в Северной Африке, Аравийская и Иранская пустыни в Азии). Также можно проследить пояс пустынь и в южном полушарии вдоль параллели 30⁰ (Атакама в Южной Америке, Калахари в Южной Африке и Виктория в Австралии).

В результате нестационарности атмосферных движений общая картина атмосферной циркуляции непрерывно меняется, никогда не повторяясь полностью. Однако в общей циркуляции атмосферы можно отметить и такие области Земного шара, где в течение года или сезона преобладает один тип атмосферной циркуляции (циклонической или антициклональной). Такие области называются центрами действия атмосферы.