Pamätajte
- Vieš vážiť vzduch? Ako sa mení hmotnosť vzduchu, keď sa ohrieva a ochladzuje? Prečo teplo pochádza zo slnka zemského povrchu distribuované podľa zemepisnej šírky?
Prečo atmosféra tlačí na zemský povrch. Zem priťahuje všetky objekty na nej: rastliny, vodu riek, jazier a oceánov, ako aj vzduch v atmosfére. Na zemský povrch tlačia príťažlivé telesá s rôznou silou.
Atmosférická cirkulácia je pohyb vzduchu na všetkých úrovniach atmosféry vo všetkých častiach planéty. Atmosférická cirkulácia je poháňaná slnečnou energiou, ktorá ohrieva atmosféru s rôznou intenzitou na rovníku, stredných zemepisných šírkach a póloch. Diferenciálny ohrev spôsobuje, že na niektorých miestach planéty stúpa vzduch v atmosfére a na iných miestach sa potom vracia na povrch Zeme. K atmosférickej cirkulácii prispieva aj rotácia Zeme okolo svojej osi a nerovnomerné rozloženie pevninských a vodných hmôt na planéte.
Atmosférický tlak je sila, ktorou vzduch tlačí na zemský povrch a všetky predmety na ňom.
Pre každý štvorcový centimeter Atmosféra tlačí na povrch silou 1 kg 33 g Ľudia, podobne ako iné živé organizmy, sú na tento tlak prispôsobení. Necítime ho, keďže je vyvážený tlakom, ktorý existuje vo vnútri tela.
Idealizovaný model atmosférickej cirkulácie
Hadley zistil, že vzduch na rovníku sa zohrieva viac ako kdekoľvek inde na Zemi. Na porovnanie, vzduch nad pólmi je chladnejší ako kdekoľvek inde. Preto povrchový vzduch v blízkosti rovníka stúpa do hornej atmosféry a klesá z hornej atmosféry na úroveň zeme v blízkosti pólov. Na vyrovnanie týchto vertikálnych pohybov vzduchu bolo tiež potrebné predpokladať, že vzduch prúdi po povrchu Zeme z každého pólu späť k rovníku a vo vyšších vrstvách atmosféry cez rovník k pólom.
Ako sa meria atmosférický tlak. Tlak vzduchu sa meria špeciálnym prístrojom - barometrom. Zariadenie barometrov môže byť rôzne (obr. 97). Najpresnejšie barometre sú ortuťové. V nich je atmosférický tlak určený výškou stĺpca ortuti (v mm). Preto je najbežnejšou jednotkou merania atmosférického tlaku milimeter. ortuťový stĺpec(mmHg.).
Otázky a úlohy
Kruhový pohyb vzduchu opísaný Hadleym je konvekčná bunka. Pojem konvekcia sa vzťahuje na prenos tepla, ktorý je prenášaný z miesta na miesto pohybujúcou sa tekutinou, v tomto prípade vzduchom. Hadley vedel, že povrchové vetry nefúkajú na sever-juh na severnej pologuli a na juh-sever na južnej pologuli, ako by to vyžadoval jeho jednoduchý model. Vysvetlil, že vetry majú tendenciu fúkať z východu alebo západu kvôli rotácii zeme. Rotujúca planéta spôsobuje, že vzdušné prúdy, ktoré by inak smerovali zo severu alebo juhu, sú odklonené na východ alebo západ.
Ryža. 97. Aneroidný barometer
Ako a prečo sa mení tlak. Tlak vzduchu nad rôznymi časťami zemského povrchu nie je rovnaký. Po prvé, záleží na absolútnej výške terénu. Čím vyššie nad morom sa územie nachádza, tým je tlaková níž nižšia (obr. 98), keďže stĺpec vzduchu, ktorý tlačí na povrch, klesá. Na každých 10,5 m stúpania sa tlak v troposfére zníži o 1 mm Hg. čl.
Storočie po tom, čo bola navrhnutá pôvodná Hadleyho teória, francúzsky fyzik Gaspard Gustave de Coriolis publikoval matematický popis tohto kruhového pohybu. Coriolis dokázal matematicky dokázať, že objekt pohybujúci sa na akomkoľvek rotujúcom telese vždy sleduje zakrivenú dráhu vzhľadom na akékoľvek iné teleso na rovnakom rotujúcom telese. Tento objav, teraz známy ako Coriolisov efekt, poskytol presnejší popis toho, ako sa povrchové vetry odchyľujú na východ alebo na západ, ako pôvodná Hadleyho teória.
Ryža. 98. Zmena tlaku vzduchu s výškou
Určte relatívnu výšku kopca, ak je tlak na jeho úpätí 750 mm Hg. Art., a na vrchu - 744 mm Hg. čl.
V lete sa krajina rýchlo zahrieva a vytvára sa nad ňou nízky tlak. V oceáne sa voda ohrieva pomalšie. Vzduch nad ním je v lete chladnejší ako nad pevninou a tlak je vyšší. V zime sa krajina rýchlo ochladzuje a nad ňou sa vytvára vysoký tlak. Oceán pomaly uvoľňuje teplo. Cez to v zime viac teplo vzduch a nižší tlak.
Vetry cyklónov a anticyklónov
Približne v čase, keď Coriolis publikoval svoj výskum o rotujúcich telesách, si vedci začali uvedomovať, že Hadleyho model jednej konvekcie je príliš jednoduchý. Merania atmosférického tlaku a vetra vykonané na mnohých miestach po celej planéte nezodpovedali predpovediam, Hadley Model.
Ferrell mal oveľa viac údajov o vetre, ako mal Hadley k dispozícii. Z údajov Ferrell navrhol trojprvkový model pre atmosférickú cirkuláciu. Ferrellov model začína, podobne ako Hadleyho, pohybom vzduchu nahor cez rovník a bočným prúdením smerom k pólom pozdĺž hornej atmosféry. Asi pri 30° zemepisnej šírky, ako to navrhol Ferrell, sa vzduch dostatočne ochladí na to, aby zostúpil na povrch Zeme, akonáhle sa na povrchu vráti časť vzduchu k rovníku, ako v Hadleyho modeli.
V horných vrstvách troposféry a ešte viac v stratosfére je tlak taký nízky, že tam človek nemôže byť. Už vo výške 3000 m n.m. sa ľuďom robí zle.
Po druhé, dokonca aj na tom istom mieste sa atmosférický tlak neustále mení so zmenou teploty vzduchu. Pri zahrievaní sa vzduch rozpína, stáva sa ľahším a tlačí na povrch menšou silou. Pri ochladzovaní sa sťahuje, stáva sa ťažším a zvyšuje sa tlak.
Dnes je tento veľký konvekčný prúd v tretine zemegule nad a pod rovníkom známy ako Hadleyova bunka. Nový nápad Ferrellova myšlienka bola, že časť vzduchu zostupujúceho na Zem v blízkosti 30° zemepisnej šírky prúdi od rovníka k pólom pozdĺž povrchu Zeme. Práve toto prúdenie vzduchu spôsobilo, že Ferrellov model bol zložitejší a presnejší ako Hadleyho, približne v 60° zemepisnej šírky sa tento povrchový prúd vzduchu zrazil s polárnym prúdom vzduchu, čím sa vytvorili ďalšie dve konvekčné bunky.
Ferrell sa dohodol s Hadley na pohybe vzduchu nad pólmi. Studený vzduch by zostupoval z vyšších nadmorských výšok a prúdil by smerom k rovníku pozdĺž zemského povrchu. Avšak v zemepisnej šírke asi 60° by sa polárny prúd vzduchu zrazil s prúdom vzduchu smerom k nemu z výtoku 30° zemepisnej šírky.
Po tretie, povaha zemského povrchu ovplyvňuje rozloženie tlaku. Jeho rôzne časti: zem alebo oceán, les alebo púšť - sa zahrievajú a ochladzujú rôznymi spôsobmi. Preto je zároveň tlak nad nimi odlišný (obr. 99).
Ryža. 99. Vykurovanie a chladenie pôdy a oceánov
Rozloženie tlaku na povrchu Zeme. Ako už viete, teplota vzduchu klesá od rovníka k pólom. V blízkosti rovníka sa vzduch ohrieva, rozširuje a stúpa. Preto sa vytvára nízky tlak. Okolo pólov kvôli nízke teploty vzduch je ťažký. Klesá a tlak sa zvyšuje (obr. 100).
Akumulácia vzduchu v dôsledku tejto kolízie v 60° zemepisnej šírky by vytvorila oblasť vysoký tlak, ktoré by sa podľa Ferrella mohli vyliať stúpavými prúdmi, ktoré nesú vzduch do atmosféry. Tam sa vzduch rozdelí na dva prúdy, jeden prúdi smerom k rovníku a opäť klesá k povrchu Zeme vo vzdialenosti asi 30°. Tento downdraft dokončí druhú konvekčnú bunku pokrývajúcu stredné zemepisné šírky, teraz známu ako Ferrell. Druhý tok nad 30° zemepisnej šírky bude prúdiť smerom k pólom a dokončí tretiu alebo polárnu bunku.
Ryža. 100. Atmosférický tlak: a - v rovníkových šírkach; b - v arktických zemepisných šírkach
Otázky a úlohy
- Kde je atmosférický tlak väčší – na hladine mora, v hĺbke bane alebo na vrchole hory?
- Ako závisí tlak od teploty vzduchu?
- Ako sa mení tlak nad pevninou a nad oceánom v lete a v zime?
- Prečo je atmosférický tlak nižší pozdĺž rovníka a vyšší na póloch?
PREDNÁŠKA 7
Pozorované vzorce obehu
Jedným z dôsledkov Ferrellovej hypotézy je, že v blízkosti rovníka by malo byť relatívne málo povrchového vetra. V tejto oblasti musia povrchové vetry prúdiť z Hadleyových buniek smerom k rovníku a keď sa stretnú, stúpajú do hornej atmosféry. Preto sa očakáva, že rovníkové oblasti budú charakterizované relatívne nízkymi tlakmi so slabým prízemným vetrom. Tieto podmienky po stáročia pozorovali námorníci, ktorí depresiu dávno nazývali rovníkové moria.
Zákony atmosférického tlaku. Barické centrá, ich vznik a vplyv na atmosférické procesy. Všeobecná cirkulácia atmosféry. Vietor: konštantný, premenlivý a miestny. Cyklóny. anticyklóny. Vzduchové hmoty, ich vlastnosti a rozdelenie. atmosférické fronty.
V atmosfére sa tvoria vzdušné prúdy rôznych mier. Môžu pokryť všetko Zem a vo výške - troposféra a spodná stratosféra, alebo ovplyvňujú iba obmedzenú oblasť územia. Prúdy vzduchu zabezpečujú prerozdelenie tepla a vlhkosti medzi nízkymi a vysokými zemepisnými šírkami a odvádzajú vlhkosť hlboko do kontinentu. Podľa oblasti rozšírenia sa rozlišujú vetry všeobecnej atmosférickej cirkulácie (GCA), vetry cyklónov a anticyklón a miestne vetry. Hlavným dôvodom vzniku vetrov je nerovnomerné rozloženie tlaku po povrchu planéty.
Kapitáni plachetníc sa báli rovníkových vôd a vyhýbali sa im, pretože vetry boli také slabé a nespoľahlivé, že mohli ľahko uviaznuť na niekoľko dní alebo týždňov. Druhá oblasť pokoja na zemskom povrchu by podľa trojbunkového modelu bola blízko 30° zemepisnej šírky. V tejto oblasti sa vzduch pohybujúci sa smerom nadol z Hadleyho a Ferrellových buniek zrazí, keď dosiahne zemský povrch, čím vzniknú oblasti vysokého tlaku. Rovnako ako v depresii, oblasti okolo 30° zemepisnej šírky sa vyznačujú slabým a nepredvídateľným vetrom.
Námorníci nazývali tieto oblasti konské zemepisné šírky, pretože lode prepravujúce kone do Ameriky sa často zazelenali vo vodách okolo 30° severnej šírky; keďže zásoby boli nízke, námorníci niekedy hádzali svoje kone cez palubu. Oblasti medzi konskými zemepisnými šírkami a minimami sú oblasti, kde povrchové vetry prúdia smerom k rovníku. Toto prúdenie sa nevyskytuje priamo sever-juh alebo juh-sever kvôli Coriolisovmu efektu. Namiesto toho vetry v týchto oblastiach majú tendenciu fúkať zo severovýchodu na juhozápad na severnej pologuli a z juhovýchodu na severozápad na južnej pologuli.
Tlak. Atmosféra vyvíja tlak na zemský povrch. Tlak na každý cm 2 povrchu pri hladine mora je 1033,3 g. normálny atmosférický tlak - hmotnosť atmosférického stĺpca s prierezom 1 cm 2 na hladine oceánu pri 0 0 C na 45 0 zemepisnej šírky, je vyvážená ortuťovým stĺpcom 760 mm. Normálny atmosférický tlak je 760 mm Hg alebo 1013,25 mb. Tlak v SI sa meria v pascaloch (Pa): 1 mb=100Pa. Normálny atmosférický tlak je 1013,25 hPa. Najnižší tlak, aký bol kedy pozorovaný na Zemi (na úrovni mora), 914 mb (686 mm); najvyššia je 1067,1 mb (801 mm).
Keďže vetry bývajú silné a spoľahlivé – od tohto druhu vetra závisia plachetnice – tieto vetry sú už dlho známe ako pasáty. Priesečník Ferrell a polárnych buniek okolo 60° zemepisnej šírky je ďalšou oblasťou, kde sa stretávajú povrchové vzdušné prúdy. Jedna z Ferrellových komôr pozostáva z relatívne teplého vzduchu prúdiaceho smerom k pólom. Druhú, z polárnej bunky, tvorí oveľa chladnejší vzduch prúdiaci smerom k rovníku. Miesto, kde sa tieto dva systémy stretávajú, sa nazýva polárny front a vyznačuje sa niektorými z najdramatickejších búrok na svete.
Tlak klesá s výškou, keď sa zmenšuje hrúbka nadložnej vrstvy atmosféry. Vzdialenosť v metroch, ktorú musí človek narásť alebo klesnúť, aby sa atmosférický tlak zmenil o 1 MB, sa nazýva tlakový stupeň . Barický stupeň vo výške 0 až 1 km je 10,5 m. Od 1 do 2 km - 11,9 m; vo výške 2-3 km - 13,5 m Hodnota barického kroku závisí od teploty: so zvýšením teploty sa zvyšuje o 0,4%. V teplom vzduchu je barický stupeň väčší, preto teplé oblasti atmosféry vo vysokých vrstvách majú väčší tlak ako studené. Obojstranný krok barického. volal vertikálny barický gradient , je to zmena tlaku na jednotku vzdialenosti (100 m sa berie ako jednotka vzdialenosti).
Prevládajúci smer povrchových vetrov s Ferrelovými a polárnymi článkami je určený Coriolisovým efektom. Vo Ferrellovej bunke majú vetry tendenciu fúkať z juhozápadu na severovýchod na severnej pologuli a zo severozápadu na juhovýchod na južnej pologuli. Pre Severoameričanov títo prevládajúci obyvatelia Západu prenášajú poveternostné systémy naprieč kontinentom zo západu na východ.
V polárnej bunke sú prevládajúce pohyby vzduchu priamo opačné ako prevládajúce západné krajiny: od severovýchodu k juhozápadu na severnej pologuli a od juhovýchodu k severozápadu na južnej pologuli. Koncepčné modely meteorologických javov majú obmedzenú použiteľnosť v reálny svet, pretože množstvo faktorov sa odchyľuje od ideálnych podmienok použitých na vývoj modelov. Tieto faktory zaisťujú, že skutočné poveternostné podmienky sú oveľa ťažšie ako Všeobecné podmienky popísané vyššie.
Tlak sa mení v dôsledku pohybu vzduchu - jeho výstup z jedného miesta a prítok do druhého. Pohyb vzduchu je spôsobený zmenou hustoty vzduchu (g / cm 3), ktorá je výsledkom nerovnomerného zahrievania podkladového povrchu. Nad rovnako zahriatym povrchom vo vrstve vzduchu s výškou tlak rovnomerne klesá a izobarické povrchy - povrchy ťahané bodmi s rovnakým tlakom - budú navzájom rovnobežné aj s podložným povrchom. V oblasti zvýšeného tlaku sú izobarické plochy konvexné smerom nahor, v oblastiach zníženého tlaku smerom nadol. Na zemskom povrchu je tlak znázornený pomocou izobara Čiary spájajúce body rovnakého tlaku. Rozloženie atmosférického tlaku na hladine oceánu, znázornené pomocou izobar, sa nazýva tzv barický reliéf.
Napríklad modely Hadleyho a Ferrella predpokladajú, že Zem má jednotné zloženie a slnko vždy svieti priamo nad rovníkom. Žiadna z podmienok nie je prísna. Väčšina častí planéty je pokrytá vodou a zemské masy sú nerovnomerne rozložené. Preto prúdenie vzduchu v ktorejkoľvek bunke môže byť na dlhé úseky v jednej oblasti nerušené, ale v inej oblasti môže byť vážne narušené.
Diagramy zobrazujúce tlak vzduchu v rôzne miesta na zemskom povrchu sú užitočné nástroje pre meteorológov, pretože vzduch prúdi z oblastí s vyšším tlakom ako z oblastí s nižším tlakom. Takéto grafy ukazujú, že niektoré časti planéty majú tendenciu byť charakterizované stredmi nezvyčajne vysokého alebo nízkeho tlaku iný čas roku. Osem semipermanentných buniek vysokej a nízky tlak ktoré sa objavujú každý rok pravidelne.
Tlak atmosféry na zemský povrch, jeho rozloženie v priestore a zmena v čase je tzv barické pole . Oblasti vysokého a nízkeho tlaku, na ktoré sa delí barické pole, sa nazývajú tlakové systémy .
Medzi uzavreté barické systémy patria barické maximá (systém uzavretých izobár so zvýšeným tlakom v strede) a minimá (systém uzavretých izobár so zníženým tlakom v strede), otvorené barické systémy zahŕňajú barický hrebeň (pásmo vysoký krvný tlak z barického maxima vo vnútri ihriska znížený tlak), koryto (pásmo nízkeho tlaku od barického minima vo vnútri zvýšeného tlakového poľa) a sedlo (otvorený systém izobár medzi dvoma barickými maximami a dvoma minimami). V literatúre existuje pojem "barická depresia" - pás nízkeho tlaku, vo vnútri ktorého môžu byť uzavreté barické minimá.
Bermudy majú po celý rok polostále pásmo vysokého tlaku. Polopovrchová zóna nízkeho tlaku vzduchu – islandská nížina – je zvyčajne severne od Bermúd a má tendenciu sa počas roka presúvať z východu na západ a späť. Počas zimy na severnej pologuli zmizne polotrvalé maximum, ktoré existuje nad Sibírom, a každé leto ho nahradí polotrvalé minimum nad Indiou.
Po vojne meteorológovia zistili, že tieto vetry boli súčasťou neustáleho pohybu vzduchu, ktorý je dnes známy ako prúdové prúdy. Nie je však nezvyčajné, že prúdové prúdy sú oveľa rýchlejšie ako tieto priemerné hodnoty a boli namerané rýchlosti až 300 míľ za hodinu. Z tohto dôvodu sa bežne označujú ako polárne jet streamy. Komerčné lietadlá často využívajú dodatočný tlak, ktorý poskytuje polárny prúdový prúd, keď cestujú zo západu na východ, hoci tie isté vetry spomaľujú lietadlá letiace v opačnom smere.
Tlak na zemský povrch je rozložený zonálne. Na rovník počas roka existuje pás nízkeho tlaku - rovníková depresia. V júli sa presúva na severnú pologuľu na 15-20 0 N, v decembri - na južnú, na 5 0 S. AT tropických zemepisných šírkach(medzi 35 0 a 20 0 oboch hemisfér) je tlak počas roka zvýšený ( tropické alebo subtropické barické výšky), v zime nad oceánmi a nad pevninou je súvislý pás vysokého tlaku (Azory a Havaj - SP; južný Atlantik, južný Tichomorie a juh Indie - 1022), v lete zvýšený tlak zostáva len nad oceánmi, nad pevninou tlak klesá, dochádza k tepelnej depresii (minimum Irano-Tara - 994 mb). AT miernych zemepisných šírkach Spoločný podnik tvorí v lete súvislý pás znížený tlak, barické pole je však nesymetrické: v SP je v miernych a subpolárnych šírkach nad vodnou hladinou celoročne pásmo nízkeho tlaku (antarktické minimum - do 984 mb); v SP v dôsledku striedania kontinentálnych a oceánskych sektorov sú barické minimá vyjadrené len v oceánoch (islandský a aleutský - tlak v januári 998 mb), v zime sa barické maximá objavujú nad kontinentmi v dôsledku silného ochladzovania povrchu. . AT polárnych zemepisných šírkach, tlak nad ľadovými príkrovmi Antarktídy a Grónska počas roka zvýšené.
Dráha prúdových prúdov je premenlivá. Môžu sa rozdeliť do dvoch samostatných prúdov a potom sa znova spojiť alebo zostať ako jeden prúd. Majú tiež tendenciu zasahovať na sever a juh od centrálnej západo-východnej osi. Pohyb tryskových prúdov má veľký vplyv na počasie v stredných zemepisných šírkach.
Napríklad sa zistilo, že tropický východný prúd sa vyvíja počas letných mesiacov v Afrike, Indii a juhovýchodnej Ázii. Boli definované aj niektoré prúdové prúdy nízky level. Jeden z nich sa nachádza nad centrálnymi rovinami v Spojených štátoch, kde topografické a klimatické podmienky podporujú rozvoj nezvyčajne silných veterných systémov.
Nazývajú sa stabilné oblasti vysokého a nízkeho tlaku, do ktorých sa v blízkosti zemského povrchu rozkladá barické pole centrá pôsobenia atmosféry . Sú územia, nad ktorými zostáva tlak konštantný počas celého roka (prevládajú tlakové systémy rovnakého typu, buď maximá alebo minimá); trvalé centrá pôsobenia atmosféry:
ekvatoriálna depresia;
Aleutská nízka (stredné zemepisné šírky SP);
Islandská nížina (mierne zemepisné šírky SP) - žľab nízkeho tlaku odstupuje od minima smerom k polárnemu kruhu medzi Nórskom a Svalbardom;
Zóna nízkeho tlaku miernych zemepisných šírok UP (Antarctic pás nízkeho tlaku);
Subtropické oblasti vysokého tlaku SP:
Azorská výsosť (severoatlantická výsosť)
Havajská vrchná (severná časť Tichého oceánu)
Južný Pacifik High (juhozápadne od Južnej Ameriky)
južný Atlantik (anticyklón svätej Heleny)
Južná indická horná oblasť (anticyklóna ostrova Maurícius)
Antarktická vysoká
Grónska vysoká.
Sezónne tlakové systémy sa tvoria v prípade, že tlak sezónne mení znamienko na opačné: namiesto barického maxima nastáva barické minimum a naopak. Medzi sezónne tlakové systémy patria:
Letná juhoázijská nížina so stredom okolo 30 0 N. (997 MB) a
Zimná ázijská hora so stredom nad Mongolskom (1036 mb)
Letná mexická nízka (severoamerická depresia) - 1012 mb a
Zimné maximá v Severnej Amerike a Kanade (1020 mb)
V SP letné (januárové) depresie nad Austráliou, Južná Amerika a Južná Afrika ustupujú v zime austrálskym, juhoamerickým a juhoafrickým anticyklónam.
Vietor. Horizontálny barický gradient. Pohyb vzduchu v horizontálnom smere sa nazýva vietor. Vietor sa vyznačuje rýchlosťou, silou a smerom. Rýchlosť vetra - vzdialenosť, ktorú vzduch prejde za jednotku času (m/s, km/h). Sila vetra - tlak vyvíjaný vzduchom na plochu 1 m 2 umiestnenú kolmo na pohyb. Sila vetra sa určuje v kg / m 2 alebo v bodoch na Beaufortovej stupnici (0 bodov - pokoj, 12 - hurikán).
Určuje sa rýchlosť vetra horizontálny barický gradient – zmena tlaku (pokles tlaku 1 mb) na jednotku vzdialenosti (100 km) v smere klesajúceho tlaku a kolmo na izobary. Okrem barometrického gradientu pôsobí na vietor rotácia Zeme, či Coriolisova sila, odstredivá sila a trenie.
Coriolisova sila odkláňa vietor doprava (v SP doľava) od smeru gradientu. Odstredivá sila pôsobí na vietor v uzavretých barických systémoch – cyklónach a anticyklónach. Smeruje pozdĺž polomeru zakrivenia trajektórie smerom k jej konvexnosti. Sila trenia vzduchu o zemský povrch vždy znižuje rýchlosť vetra. Trenie ovplyvňuje spodnú, 1000-metrovú vrstvu, tzv trecia vrstva. Pohyb vzduchu pri absencii trenia sa nazýva gradientný vietor. Gradientný vietor fúkajúci pozdĺž rovnobežných priamočiarych izobar sa nazýva geostrofické, pozdĺž krivočiarych uzavretých izobar – geocyklotrofný. Vizuálne znázornenie frekvencie výskytu vetrov v určitých smeroch je dané diagramom "Ruža vetra".
V súlade s barickým reliéfom existujú tieto veterné zóny:
1. rovníkový pás pokoja. Vetry sú pomerne zriedkavé (pretože prevládajú vzostupné pohyby silne ohriateho vzduchu);
2. pasátové zóny severnej a južnej pologule;
3. oblasti pokoja v anticyklónach subtropického vysokotlakového pásma; dôvodom je dominancia klesajúcich pohybov vzduchu;
4. v stredných zemepisných šírkach oboch hemisfér - pásma prevahy západných vetrov;
5. v cirkumpolárnych priestoroch vetry vejú od pólov smerom k barickým depresiám stredných zemepisných šírok, t.j. časté sú tu vetry s východnou zložkou.
Všeobecná atmosférická cirkulácia (GCA)- sústava prúdenia vzduchu v planetárnom meradle, pokrývajúca celú zemeguľu, troposféru a spodnú stratosféru. Uvoľňuje sa v atmosférickom obehu zonálne a meridionálne prevody. K zonálnym prevodom, ktoré sa vyvíjajú najmä v sublatitudinálnom smere, patria:
západný transport, ktorý dominuje celej planéte v hornej troposfére a spodnej stratosfére;
v dolnej troposfére v polárnych šírkach - východné vetry v miernych šírkach - západné vetry, v tropických a rovníkových šírkach - východné;
tryskové prúdy vyvíjajúce sa nad frontálnymi zónami v hornej troposfére.
Medzi poludníkové presuny patria monzúny tropicko-ekvatoriálnych zemepisných šírok a extratropických zemepisných šírok.
OCCA vzniká vplyvom nerovnomerného rozloženia slnečného žiarenia, pôsobenia Coriolisovej sily a heterogenity podkladového povrchu.
Keď slnečné žiarenie dopadá na homogénnu nerotujúcu Zem v hornej časti troposféry, vzduch by sa pohyboval od rovníka k pólu blízko podkladového povrchu – od pólu k rovníku. V skutočnosti je vzduch na rovníku v povrchovej vrstve atmosféry veľmi teplý. Teplý a vlhký vzduch stúpa nahor, zväčšuje sa jeho objem a v hornej troposfére vzniká vysoký tlak. Na póloch sa vplyvom silného ochladzovania povrchových vrstiev atmosféry vzduch stláča, zmenšuje sa jeho objem a na vrchole klesá tlak. V dôsledku toho v horných vrstvách troposféry prúdi vzduch od rovníka k pólom. V dôsledku toho sa hmotnosť vzduchu na rovníku, a tým aj tlak na podložnom povrchu, zmenšuje a na póloch stúpa. A v povrchovej vrstve začína pohyb od pólov k rovníku. Záver: slnečné žiarenie tvorí meridionálnu zložku OCA.
Na homogénnu rotujúcu Zem pôsobí aj Coriolisova sila. V hornej časti Coriolisova sila vychyľuje tok v SP vpravo od smeru pohybu, t.j. zo západu na východ. V SP sa pohyb vzduchu odchyľuje doľava, t.j. opäť zo západu na východ. Preto je na vrchole (v hornej troposfére a dolnej stratosfére, v rozsahu nadmorskej výšky 10 až 20 km, tlak klesá od rovníka k pólom) zaznamenaný západný presun, ktorý sa pre celú Zem označuje ako celý. Vo všeobecnosti k pohybu vzduchu dochádza okolo pólov. V dôsledku toho Coriolisova sila tvorí zonálny transport OCA.
Pod podkladovým povrchom je pohyb zložitejší; jeho rozdelenie na kontinenty a oceány. Vytvára sa zložitý vzor hlavných prúdov vzduchu. Zo subtropických pásiem vysokého tlaku vzduchu prúdia prúdy vzduchu do rovníkovej depresie a do miernych zemepisných šírok. V prvom prípade sa vytvárajú východné vetry tropických rovníkových šírok. Nad oceánmi, vďaka konštantným barickým maximám, existujú po celý rok - pasáty - vetry z rovníkových periférií subtropických maxím, neustále fúkajúce len nad oceánmi; nad pevninou nie sú vysledované všade a nie vždy (zlomy sú spôsobené zoslabovaním subtropických anticyklón v dôsledku silného zahrievania a pohybu rovníkovej depresie do týchto zemepisných šírok). V SP majú pasáty severovýchodný smer, v SP - juhovýchodný. Pasáty oboch hemisfér sa zbiehajú blízko rovníka. V oblasti ich konvergencie (vnútrotropická zóna konvergencie) vznikajú silné vzostupné vzdušné prúdy, vznikajú kupovité oblaky a padajú prehánky.
Prúdenie vetra smerujúce do miernych zemepisných šírok z tropického pásma tlakovej výše západné vetry miernych zemepisných šírok. V zime sa zintenzívňujú, keď nad oceánom v miernych zemepisných šírkach rastú barické minimá, zvyšuje sa barický gradient medzi barickými minimami nad oceánmi a barickými maximami nad pevninou, a preto sa zvyšuje aj sila vetrov. V SP je smer vetra juhozápadný, v SP - severozápadný. Niekedy sa tieto vetry nazývajú anti-obchodné vetry, ale geneticky nesúvisia s pasátmi, ale sú súčasťou planetárneho západného transportu.
Východný transfer. Prevládajúce vetry v polárnych šírkach sú severovýchodné v SP a juhovýchodné vetry v SF. Vzduch sa pohybuje z polárnych oblastí vysokého tlaku smerom k oblasti nízkeho tlaku v miernych zemepisných šírkach. Východnú dopravu predstavujú aj pasáty tropických zemepisných šírok. V blízkosti rovníka pokrýva východný transport takmer celú troposféru a západný transport tu neexistuje.
Analýza zemepisných šírok hlavných častí OCA nám umožňuje rozlíšiť tri zónové otvorené prepojenia:
Polárne: v dolnej troposfére fúkajú východné vetry, vyššie fúkajú západné vetry;
Stredná väzba: v dolnej a hornej troposfére - západné vetry;
Tropické spojenie: v dolnej troposfére - východné vetry, hore - západný prenos.
Tropický článok cirkulácie sa nazýval Hadleyova bunka (autor najstaršej schémy OCA, 1735), mierny článok - Frerelova bunka (americký meteorológ). V súčasnosti je existencia buniek spochybňovaná (S.P. Khromov, B.L. Dzerdievsky), napriek tomu zmienka o nich zostáva v literatúre.
Tryskové prúdy sú vetry so silou hurikánu, ktoré fúkajú cez frontálne zóny v hornej troposfére a dolnej stratosfére. Výrazné sú najmä nad polárnymi frontami, rýchlosť vetra dosahuje 300-400 km/h kvôli veľkým tlakovým gradientom a riedkej atmosfére.
Meridionálne prenosy komplikujú systém OCA a zabezpečujú medzilatitudinálnu výmenu tepla a vlhkosti. Hlavné poludníkové transporty sú monzúnov - sezónne vetry, ktoré menia smer v lete a v zime na opačný. Prideliť tropické monzúny a extratropické.
tropické monzúny vznikajú v dôsledku tepelných rozdielov medzi letnou a zimnou pologuľou, rozloženie pevniny a mora tento jav len umocňuje, komplikuje alebo stabilizuje. V januári sa v SP nachádza takmer neprerušený reťazec anticyklón: trvalé subtropické nad oceánmi a sezónne nad kontinentmi. Zároveň tam leží v SP posunutá rovníková depresia. V dôsledku toho sa vzduch presúva z SP do SP. V júli pri inverznom pomere barických systémov sa vzduch prenáša cez rovník z SP do SP. Tropické monzúny teda nie sú nič iné ako pasáty, ktoré v určitom pásme blízko rovníka nadobúdajú inú vlastnosť – sezónnu zmenu celkového smeru. Tropické monzúny si vymieňajú vzduch hemisféry a medzi pevninou a morom, najmä preto, že v trópoch je tepelný kontrast medzi pevninou a morom vo všeobecnosti malý. Celá oblasť rozšírenia tropických monzúnov leží medzi 20 0 N.S. a 150 S (tropická Afrika severne od rovníka, východná Afrika južne od rovníka; južná Arábia; Indický oceán až Madagaskar na západe a severná Austrália na východe; Hindustan, Indočína, Indonézia (bez Sumatry). Východná Čína; v Južnej Amerike - Kolumbia). Napríklad monzúnový prúd, ktorý pramení v anticyklóne nad severnou Austráliou a smeruje do Ázie, je v podstate nasmerovaný. Z jedného kontinentu na druhý; oceán v tomto prípade slúži len ako prechodné územie. Monzúny v Afrike sú výmenou vzduchu medzi suchou zemou toho istého kontinentu ležiacou na rôznych pologuliach a cez časť Tichého oceánu monzún fúka z oceánskeho povrchu jednej pologule na oceánsky povrch druhej.
Vo vzdelávaní extratropické monzúny Vedúcu úlohu hrá tepelný kontrast medzi pevninou a morom. Tu sa vyskytujú monzúny medzi sezónnymi anticyklónami a depresiami, z ktorých niektoré ležia na pevnine a iné na oceáne. Áno, zimné monzúny Ďaleký východ existuje dôsledok interakcie tlakovej výše nad Áziou (so stredom v Mongolsku) a trvalej aleutskej depresie; leto - dôsledok tlakovej výše nad severnou časťou Tichého oceánu a tlakovej níže nad extratropickou časťou ázijského kontinentu.
Extratropické monzúny sú najlepšie vyjadrené na Ďalekom východe (vrátane Kamčatky), v Okhotskom mori, Japonsku, na Aljaške a na pobreží Severného ľadového oceánu.
Jednou z hlavných podmienok prejavu monzúnovej cirkulácie je absencia cyklonálnej aktivity (nad Európou a Severnou Amerikou monzúnová cirkulácia pre intenzitu cyklonálnej aktivity nie je, je „smývaná“ západným transportom).
Vetry cyklónov a anticyklónov.
V atmosfére, keď sa stretnú dve vzduchové hmoty rozdielne vlastnosti neustále vznikajú veľké atmosférické víry – cyklóny a anticyklóny. Veľmi komplikujú schému OCA.
Cyklón - plochý vzostupný atmosférický vír, ktorý sa v blízkosti zemského povrchu prejavuje ako oblasť nízkeho tlaku, so systémom vetrov od periférie do stredu proti smeru hodinových ručičiek v SP a v smere hodinových ručičiek v SP.
Anticyklóna - plochý klesajúci atmosférický vír, ktorý sa prejavuje v blízkosti zemského povrchu ako oblasť vysokého tlaku, so systémom vetra od stredu k okraju v smere hodinových ručičiek v SP a proti smeru hodinových ručičiek v SP.
Víchrice sú ploché, pretože ich horizontálne rozmery sú tisíce kilometrov štvorcových a vertikálne 15-20 km. V strede cyklónu sú pozorované stúpajúce prúdy vzduchu, v anticyklóne - klesajúce.
Cyklóny sa delia na čelné, centrálne, tropické a tepelné depresie.
Čelné cyklóny vznikajú na arktických a polárnych frontoch: na arktickom fronte severného Atlantiku pri východnom pobreží Severnej Ameriky a pri Islande; na arktickom fronte v severnej časti Tichého oceánu pri východnom pobreží Ázie a pri Aleutských ostrovoch. Cyklóny zvyčajne existujú niekoľko dní, pohybujú sa zo západu na východ rýchlosťou asi 20-30 km/h. Vpredu sa objavuje séria cyklónov v sérii troch alebo štyroch cyklónov. Každý ďalší cyklón je v mladšom štádiu vývoja a postupuje rýchlejšie. Cyklóny sa predbiehajú, uzatvárajú, tvoria sa centrálne cyklóny- druhý typ cyklónu. V dôsledku neaktívnych centrálnych cyklónov sa nad oceánmi a v miernych zemepisných šírkach udržiava oblasť nízkeho tlaku.
Cyklóny pochádzajúce zo severu Atlantického oceánu sa presúvajú do západnej Európy. Najčastejšie prechádzajú cez Veľkú Britániu, Baltské more, Petrohrad a ďalej na Ural a západnú Sibír alebo cez Škandináviu, polostrov Kola a ďalej buď na Svalbard, alebo na severný okraj Ázie.
Cyklóny severného Pacifiku smerujú do severozápadnej Ameriky, ako aj do severovýchodnej Ázie.
Tropické cyklóny vznikajú na tropických frontoch najčastejšie medzi 5 a 20 0 s. a vy. sh., na rovníku je Coriolisova sila nulová a cyklóny sa netvoria. Vyskytujú sa nad oceánmi koncom leta a jesene, keď sa voda zohreje na teplotu 27-28 0 C. Mohutný vzostup teplého a vlhkého vzduchu vedie pri kondenzácii k uvoľneniu obrovského množstva tepla, ktoré určuje kinetickú energiu cyklónu a nízky tlak v strede. Cyklóny sa pohybujú z východu na západ pozdĺž rovníkovej periférie stálych barických maxím v oceánoch. Ak sa tropická cyklóna dostane do miernych zemepisných šírok, rozpína sa, stráca energiu a ako extratropická cyklóna sa začína pohybovať zo západu na východ. Rýchlosť samotného cyklónu je malá (20-30 km / h), ale vetry v ňom môžu mať rýchlosť až 100 m / s. Najvyššia rýchlosť v hurikáne Ida bola 113 m/s.
Hlavné oblasti výskytu tropických cyklónov: východné pobrežie Ázie; severné pobrežie Austrálie; Arabské more; Bengálsky záliv; Karibské more a Mexický záliv. V priemere je tu asi 70 tropických cyklónov ročne s rýchlosťou vetra viac ako 20 m/s. Tropické cyklóny sa nazývajú tajfúny v Pacifiku, hurikány v Atlantiku a willy-willies pri pobreží Austrálie.
Tepelné depresie vznikajú na súši v dôsledku silného prehrievania povrchovej plochy, stúpania a šírenia vzduchu nad ňou. V dôsledku toho sa v blízkosti podkladového povrchu vytvorí oblasť s nízkym tlakom.
Anticyklóny sa delia na frontálne, subtropické anticyklóny dynamického pôvodu a stacionárne.
V miernych zemepisných šírkach, v chladnom vzduchu, frontálne anticyklóny, ktoré sa pohybujú v sérii od západu na východ rýchlosťou 20-30 km/h. Posledná záverečná anticyklóna sa dostáva do subtrópov, stabilizuje sa a formuje sa subtropická anticyklóna dynamického pôvodu. Patria sem trvalé barické maximá v oceánoch. Stacionárna anticyklóna sa vyskytuje nad pevninou v zime v dôsledku silného ochladzovania povrchu.
Anticyklóny vznikajú a neustále sa držia nad studenými povrchmi východnej Arktídy, Antarktídy a v zime východnej Sibíri. Keď sa v zime zo severu láme arktický vzduch, na celom území sa vytvorí tlaková níž Východná Európa a niekedy zachytáva západnú a južnú.
Každý cyklón je nasledovaný a pohybuje sa rovnakou rýchlosťou anticyklónom, ktorý zahŕňa všetky cyklónové série. Pri pohybe zo západu na východ sa cyklóny odchyľujú na sever a anticyklóny na juh v SP. Dôvod odchýlok sa vysvetľuje vplyvom Coriolisovej sily. V dôsledku toho sa cyklóny začínajú pohybovať na severovýchod a anticyklóny na juhovýchod. V dôsledku vetrov cyklónov a anticyklón dochádza k výmene tepla a vlhkosti medzi zemepisnými šírkami. V oblastiach vysokého tlaku prevláda prúdenie vzduchu zhora nadol - vzduch je suchý, nie sú žiadne mraky; v oblastiach nízkeho tlaku – zdola nahor – sa tvoria mraky, padajú zrážky. Zavedenie hmôt teplého vzduchu sa nazýva „vlny horúčav“. Pohyb tropických vzduchových hmôt do miernych zemepisných šírok spôsobuje v lete sucho a v zime silné topenia. Vnášanie arktických vzduchových más do miernych zemepisných šírok – „studené vlny“ – spôsobuje ochladenie.
miestne vetry- vetry, ktoré sa vyskytujú v obmedzených oblastiach územia v dôsledku vplyvu miestnych príčin. Medzi tunajšie vetry termálneho pôvodu patria prievany, horsko-údolné vetry, vplyvom reliéfu dochádza k tvorbe fénov a bóru.
vánok sa vyskytujú na brehoch oceánov, morí, jazier, kde dochádza k veľkým denným teplotným výkyvom. AT Hlavné mestá vytvoril sa mestský vánok. Počas dňa, keď je krajina silnejšie prehrievaná, dochádza nad ňou k pohybu vzduchu smerom nahor a k jeho prúdeniu zhora k chladnejšiemu. V povrchových vrstvách vietor fúka smerom k pevnine, ide o denný (morský) vánok. Nočný (pobrežný) vánok sa vyskytuje v noci. Keď sa pevnina ochladzuje viac ako voda a v povrchovej vrstve vzduchu vietor fúka z pevniny na more. Morské vánky sú výraznejšie, ich rýchlosť je 7 m/s, pásmo šírenia do 100 km.
Vetry horského údolia tvoria vetry svahov a skutočné vetry horských údolí a majú dennú periodicitu. Svahové vetry sú výsledkom rozdielneho zahrievania povrchu svahu a vzduchu v rovnakej nadmorskej výške. Cez deň sa vzduch na svahu viac ohrieva a vietor fúka hore svahom, v noci sa svah aj viac ochladí a vietor začína fúkať dolu svahom. Horsko-údolné vetry sú vlastne spôsobené tým, že vzduch v horskom údolí sa ohrieva a ochladzuje viac ako v rovnakej výške na susednej rovine. V noci vietor fúka smerom k rovinám, cez deň - smerom k horám. Svah smerujúci proti vetru sa nazýva náveterný svah a protiľahlý svah sa nazýva záveterný svah.
fén- teplý suchý vietor z vysokých hôr, často pokrytý ľadovcami. Vzniká v dôsledku adiabatického ochladzovania vzduchu na náveternom svahu a adiabatického ohrevu - na záveternom svahu. Najtypickejší foehn nastáva, keď prúd vzduchu OCA prekročí pohorie. Častejšie stretáva anticyklóna foehn, vzniká, ak sa nad hornatou krajinou nachádza tlaková níž. Fény sú najčastejšie v prechodných ročných obdobiach, ich trvanie je niekoľko dní (v Alpách je s fénom 125 dní ročne). V pohorí Tien Shan sa takéto vetry nazývajú kastek, v Stredná Ázia- Garmsil, v Skalistých horách - Chinook. Sušiče vlasov spôsobujú skorý rozkvet záhrad, topenie snehu.
Bora- studený vietor fúkajúci z nízkych hôr smerom k teplému moru. V Novorossijsku sa nazýva nord-ost, na polostrove Absheron sa nazýva nord. Na Bajkale - sarmoy, v údolí Rhony (Francúzsko) - mistral. Bora sa vyskytuje v zime, keď sa pred hrebeňom tvorí oblasť vysokého tlaku, na rovine, kde sa tvorí studený vzduch. Po prekročení nízkeho hrebeňa sa studený vzduch rúti vysokou rýchlosťou do teplého zálivu, kde je nízky tlak. Rýchlosť môže dosiahnuť 30 m / s, teplota vzduchu prudko klesne na -5 0 С.
Komu víry malého rozsahu vzťahovať tornáda a krvné zrazeniny (tornádo). Víry nad morom sa nazývajú tornáda, nad pevninou - krvné zrazeniny. Tornáda a krvné zrazeniny zvyčajne vznikajú na rovnakých miestach ako tropické cyklóny, v horúcom a vlhkom podnebí. Hlavným zdrojom energie je kondenzácia vodnej pary, pri ktorej sa uvoľňuje energia. Veľký počet tornád v Spojených štátoch je spôsobený príchodom vlhkého teplého vzduchu z Mexického zálivu. Víchrica sa pohybuje rýchlosťou 30-40 km/h, no rýchlosť vetra v nej dosahuje 100 m/s. Tromby sa zvyčajne vyskytujú jednotlivo, víchrice - v sérii. V roku 1981 sa pri pobreží Anglicka v priebehu piatich hodín vytvorilo 105 tornád.
Pojem vzdušných hmôt (VM). Analýza vyššie uvedeného ukazuje, že troposféra nemôže byť fyzikálne homogénna vo všetkých svojich častiach, je rozdelená (bez toho, aby prestala byť jednotná a celistvá) na vzdušných hmôt– veľké objemy vzduchu v troposfére a spodnej stratosfére, ktoré majú relatívne jednotné vlastnosti a ako celok sa pohybujú v jednom z prúdov OCA. Rozmery VM sú porovnateľné s časťami kontinentov, dĺžka je tisíce kilometrov, hrúbka 22-25 km. Územia, nad ktorými sa vytvárajú VM, sa nazývajú formačné centrá. Musia mať jednotný podkladový povrch (pevnina alebo more), určité tepelné podmienky a čas potrebný na ich vytvorenie. Podobné podmienky existujú v barických maximách nad oceánmi, v sezónnych maximách nad pevninou.
VM má typické vlastnosti iba v centre formácie, pri pohybe sa transformuje a získava nové vlastnosti. Príchod určitých VM spôsobuje prudké zmeny počasia neperiodického charakteru. Vo vzťahu k teplote podkladového povrchu sa VM delia na teplé a studené. Teplý VM sa presúva na studený podkladový povrch, prináša oteplenie, ale sám sa ochladzuje. Cold VM prichádza na teplý podkladový povrch a prináša chladenie. Podľa podmienok vzniku sa VM delia na štyri typy: rovníkové, tropické, polárne (vzduch miernych zemepisných šírok) a arktické (Antarktida). V každom type sa rozlišujú dva podtypy - morské a kontinentálne. Pre kontinentálny podtyp, vytvorený nad kontinentmi, sa vyznačuje veľkým teplotným rozsahom a nízkou vlhkosťou. morský podtyp Vzniká nad oceánmi, preto je jeho relatívna a absolútna vlhkosť zvýšená, teplotné amplitúdy sú oveľa menšie ako kontinentálne.