2. Зоны давления и ветры на высотах

В верхней тропосфере и стратосфере высокое атмосферное давление более-менее совпадает с высокой температурой, а низкое давление – с низкой температурой (рисунок 71).

Рисунок 71 – Зональное распределение давления и потоков воздуха в верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Справа – направление барических градиентов вдоль меридиана в соответствующих зонах

Температура в тропосфере падает от низких широт к высоким. Поэтому и горизонтальный барический градиент направлен из низких широт в высокие. Это можно проследить и по высоте изобарической поверхности 300мб (гПа): зимой над экватором она лежит на высоте 9700 м., над полюсами гораздо ниже – 8100–8400м.

При таком распределении температуры и давления горизонтальный барический градиент направлен от экватора к полюсам, а геострофический ветер – с запада на восток в обоих полушариях.

Таким образом, в верхней тропосфере и нижней стратосфере мы имеем два планетарных циклонических вихря с центрами близ полюсов и господствующий западный перенос воздуха. За исключением экваториальных широт, где дуют восточные ветры, т.к. в сравнительно узкой зоне вблизи экватора барический градиент будет направлен к экватору.

В стратосфере имеет место явление стратосферного обращения ветра. Это явление связано с сезонным изменением температуры стратосферы. Полярная стратосфера летом значительно теплее тропической (температура соответственно -45ºС и -70º–90ºС). Поэтому меридиональный барический градиент давления летом также меняется на противоположный. Это можно проследить, начиная с велопаузы или стратонуля (рисунок 72). В соответствии с направлением горизонтального барического градиента в верхней стратосфере над летним полушарием возникнет околополюсный антициклон и восточный перенос воздуха.

Зимой во всей толще стратосферы сохраняется западный перенос воздуха.

Рисунок 72 – Зональное распределение давления и потоков воздуха в стратосфере выше 20–25 км (летом Северного полушария). Справа – направление барического градиента вдоль меридиана

3. Центры действия атмосферы

На картах, отображающих распределение среднее многолетнее давление на уровне моря в январе или июле можно заметить, области повышенного или пониженного давления, которые очерчены замкнутыми изобарами. Такие области называются центрами действия атмосферы (ЦДА).

Центр действия атмосферы (ЦДА) – область низкого или высокого давления на многолетней средней карте, являющаяся статистическим результатом преобладания в данном районе барических систем одного знака над барическими системами другого знака.

Они делятся на перманентные и сезонные.

Перманентные (от лат. permanentis – постоянный, беспрерывный) – действуют в течении всего года. К таким относятся экваториальная депрессия, океанические субтропические антициклоны, океанические субполярные депрессии. Они могут иметь годовой ход интенсивности: субтропические мах летом развиты лучше и распространяются на более высокие широты; океанические депрессии высоких широт достигают наибольшей глубины зимой и слабо выражены на летних картах.

Сезонные – обнаруживаются на картах только летних или зимних месяцев. В противоположном сезоне меняют свой знак. Это сибирский и канадский максимумы, азиатский минимум и др.

На карте января экваториальная депрессия лежит между 15º с.ш. и 25º ю.ш., минимальные значения давления между 5 и 10º ю.ш. (давление ниже 1015 гПа). Обнаруживаются три области замкнутых изобар над южными материками.

Субтропические зоны повышенного давления 30–35º широты. В южном полушарии над океанами области замкнутых изобар, над материками – области относительно низкого давления. В северном полушарии над океанами замкнутые изобары (Азорский и Гавайский (Гонолульский) максимумы).

Умеренные и субполярные широты Южного полушария заняты почти сплошной зоной пониженного давления. В Северном полушарии – область пониженного давления только над океанами: Исландский и Алеутский минимумы; над материками область повышенного давления – Азиатский и Канадский максимумы.

Полярные широты заняты областью относительно повышенного давления, особенно над Антарктидой.

Среднее значение давления для Земли на уровне моря 1013,25 гПа, а на уровне местности – 982 гПа.

Общую циркуляцию атмосферы можно представить как несколько взаимосвязанных зональных звеньев:

Высокоширотное (полярное) звено простирается от полюсов до широт 65°. До высоты 2–3 км. Преобладают восточные ветры, выше – западный перенос. Особенно сильны восточные ветры в полярной области южного полушария в связи с наличием здесь ледяного покрова. В северном полушарии эти ветры имеют наибольшую скорость в Гренландии, Сибири и Канаде. Эти восточные, приносящие полярный воздух ветры, встречаясь с более теплыми, западными ветрами, образуют арктический фронт.

Среднеширотное (умеренное) звено расположено между 65 и 30–25º широты, т.е. между субтропическим полюсом высокого давления и поясом субполярной депрессии. В северном полушарии в этой области преобладает движение воздуха с юго-запада на северо-восток; в южном – с северо-запада на юго-восток. Эти ветры, обычно называемые западным переносом, удерживаются между 30 и 60° широты каждого полушария. В течение всего года в этой области часты бури, грозы и шквалы. Указанные ветры наблюдаются здесь в течении всего года, но их скорость зимой больше, чем летом. В южном полушарии зону, где наблюдаются эти ветры, называют «ревущие сороковые», т.к. ветры здесь весьма устойчивы и развивают над сплошной водной поверхностью, непрерывающейся крупными материками, особенно большую скорость. С высотой западный перенос усиливается. Междуширотный обмен тепла и холода осуществляют циклоны и антициклоны.

Низкоширотное (тропическое) звено находится между 25–30º широты и экватором. Здесь господствуют пассаты: воздух вблизи земной поверхности двигается с сильной восточной составляющей к экватору. Над экватором наблюдается восходящее движение воздуха. Начиная с высоты 1–2 км. У тропиков и до верхней границы тропосферы у экватора, т.е. над пассатами дуют западные ветры.

1 от исп. Viento di pasada – ветер перехода; ветер, благоприятствующий переходу. В эпоху парусного флота пассаты, именно благодаря постоянству с успехом использовались мореплавателями

2 Жители Западной Европы знают, что «погода приходит с запада», поэтому спальные районы городов – западные, а промышленные – восточные.

3 в июле она распологается между 35° с.ш. и 5° ю.ш.; в январе – между 15° с.ш. и 25° ю.ш.; р <1013гПа; параллель с самым низким атмосферным давлением в июле – 15° с.ш., в январе – 5–10º ю.ш.