6. Атмосферная циркуляция

6.1. Общая циркуляция атмосферы

Общей циркуляцией атмосферы называется система и распределение крупных по масштабу воздушных течений над земной поверхностью. По условиям своего движения эти течения в наибольшей части атмосферы относятся к категории квазигеострофических. Приставка “квази’ говорит о том, что движение воздуха в этих течениях с достаточной степенью точности совпадает с движением геострофического ветра.

Ветер, также и атмосферное давление, носит зональный характер распределения, причиной этого служит зональное распределение температуры воздуха. Как следствие этого распределения в глобальном масштабе горизонтальные барические градиенты в основном направлены в меридиональном направлении. Меридиональная составляющая переноса воздуха играет большую роль в обмене воздушными массами между различными широтами Земли.

Зональность в распределении атмосферного давления наиболее четко выражена в верхней тропосфере и стратосфере. На высоте 4–5 км градиент давления совпадает с градиентом температуры, они оба уменьшаются в направлении от экватора к полюсу. В этих условиях геострофический ветер и близкий к его направлению, реальный ветер направлен с Запада на Восток в обоих полушариях. Таким образом , вокруг полюсов образуется подобие циклона, в котором ветер дует против часовой стрелки над северным полушарием и по часовой стрелке над южным.

Субтропические зоны высокого давления смещаются в направлении экватора, однако, они никогда не достигают его. По этой причине в зоне экватора барические градиенты направлены от субтропиков к экватору.

В стратосфере летом распределение температуры по вертикали изменяется на противоположное по отношению к тропосферному. Начиная с высоты порядка 12–14 км, наиболее низкие температуры воздуха нижней части наблюдаются над экватором, а самые высокие над полюсом. Соответственно и направление меридионального барического градиента меняется на противоположное. Вслед за изменением температурного градиента, барический градиент сначала уменьшается по мере увеличения высоты, а далее меняет свое направление к Северу. В результате на высоте порядка 20–15 км образуется полярный антициклон. Это явление называется стратосферным обращением ветра. Зимой северное направление барического градиента распространяется на верхнюю тропосферу и всю стратосферу. В результате западный перенос ветра распространяется на всю толщу тропосферы и стратосферы. Особенно сильно выражен западный перенос воздуха на широте 30–35º в каждом полушарии.

Результаты многолетних наблюдений за зональным распределением атмосферного давления и направлением ветра представлены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Распределение атмосферного давления и скорости ветра по широте

Широта	80ºс	60	30	10	0	10	30	60	80ºю
Давление, гПа	1014	1012	1019	1012	1010	1012	1018	989	991
Направление ветра СВ ЮЗ СВ ВСВ ВЮВ ЮВ СЗ ЮВ

Температура воздуха у земной поверхности в общем случае непрерывно понижается в направлении от экватора к полюсу. В то же время атмосферное давление возрастает от экваториальной зоны до субтропической, после чего оно уменьшается до субполярных областей и затем вновь возрастает у полюсов. При этом направление меридиональных барических градиентов несколько раз изменяется по мере изменения широты местности.

Антициклоны, возникающие в умеренных широтах, в западном потоке воздуха смещаются к более низким широтам и в них усиливаются, образуя своеобразную зону с осью вблизи параллели 35º в каждом полушарии. Циклоны же, образующиеся в средних широтах, при своем движении на восток смещаются к более высоким широтам и образуют субполярную зону на широте между 60 и 65º в каждом полушарии. Это разделение связано с изменением величины отклоняющей силы вращения Земли с широтой.