7.1.4. Меридіанні складові зональної циркуляції

Меридіональні складові переносу повітря в загальній циркуляції атмосфери, при меншій величині, в порівнянні з зональними, мають дуже велике значення. Саме вони обумовлюють обмін повітря між різними широтами Землі.

Колись існувало уявлення, що меридіональні складові в нижніх і в більш високих шарах атмосфери протилежні по напрямку. Таким чином, у різних зонах Землі ці протилежне спрямовані складові разом з вертикальними  висхідними і спадними  рухами повинні були б створювати колеса або кільця з замкнутою циркуляцією повітря. Наприклад, у тропіках це був би перенос повітря внизу до екватора, його підйом над екватором, перенос до субтропічних широт угорі, там опускання повітря і зворотний рух до екватора внизу. Подібно цьому представлялися й умови загальної циркуляції в інших зонах Землі.

Таке представлення занадто спрощене. Воно ще до відомого ступеня застосовується до циркуляції в тропіках (пасатної). Але в нетропічних широтах, з їх сильно розвинутою циклонічною діяльністю, повітря переміщається з одних широт в інші не у виді таких замкнутих циркуляцій, а за допомогою меридіональних складових, напрямок яких чергується на тому самому рівні.

У кожному циклоні створюється перенос повітря до високих широт у передній частині і до низьких широт в тиловій частині; в антициклонах навпаки. Звідси випливає, що в кожен даний момент, на тому самому рівні, під одним меридіаном панують меридіональні складові, спрямовані до півночі, а під іншими, сусідніми  спрямовані до півдня. Так буде і на багаторічних середніх картах, де, звичайно, меридіональні складові менші по величині, чим в індивідуальних положеннях: при усереднені складові, спрямовані по даному меридіану в різний час до півночі і до півдня, будуть до деякої міри взаємно погашатися.

Варто вказати, що за умови квазігеострофічності, меридіональні складові взагалі не можуть мати той самий напрямок уздовж усього широтного кола. Для цього потрібна була б зональна складова баричного градієнта, спрямована в одну сторону на всьому широтному колі. Але це неможливо, тому що припускало б наявність розриву в тиску в якійсь точці широтного кола, чого бути не може.

7.1.5. Зони тиску та вітру у верхній тропосфері й стратосфері

Зональність у розподілі тиску і вітру ясніше і простіше не у земної поверхні, а у верхній тропосфері й у стратосфері.

Високий тиск тут більш-менш близько збігається з високою температурою, а низький тиск - з низькою температурою. Оскільки температура в тропосфері в середньому падає від низьких широт до високих, то і меридіональний баричний градієнт спрямований, починаючи з висоти 4…5 км, також з низьких широт у високі.

Геострофічний вітер при такому градієнті повинний бути спрямований із заходу на схід. Так буде в обох півкулях: у північному градієнт буде спрямований до півночі, а вітер, відхиляючись від нього на прямий кут вправо,  із заходу на схід; у південній півкулі градієнт буде спрямований до півдня, а вітер, відхиляючись від нього вліво, - знов-таки з заходу на схід. Це відноситься не тільки до геострофічному вітру, але і до дійсного вітру, оскільки він є квазігеострофічним.

Таким чином, у верхній тропосфері й у нижній стратосфері ми маємо західний перенос повітря навколо полюса, де тиск найбільш низький - свого роду планетарний циклонічний вихор над кожною з півкуль: проти годинникової стрілки над північним і по годинниковій стрілці над південним.

Виключенням є самі низькі широти, тому, що найвищий тиск у верхній тропосфері виявляється не над екватором. Субтропічні зони високого тиску зміщаються з висотою в напрямку до екватора, однак їх осі у верхній тропосфері все-таки розташовуються на деякій відстані від екватора. Звідси випливає, що в порівняно вузькій зоні поблизу екватора, розташованої головним чином у літній півкулі, баричний градієнт у верхній тропосфері буде спрямований до екватора. Це значить, що у верхній тропосфері й у нижній стратосфері панує східний перенос.

У стратосфері середній розподіл температури по меридіану влітку протилежний тропосферному. Полярна стратосфера влітку дуже тепла в порівнянні з тропічної. Починаючи з рівня 12…14 км найнижчі температури приходяться над екватором і самі високі над полюсом. Тому меридіональний градієнт тиску в стратосфері влітку також міняється з висотою на протилежний, спрямований від полюса до екватора. Але ця зміна відбувається не від самої тропопаузи. Спочатку меридіональний градієнт тиску слабшає під впливом градієнта температури, що змінився, і тільки на висотах 18-20 км змінюється на зворотний. Виникає біля-полярний антициклон і, отже, східний перенос повітря на рівнях вище 20 км над літньою півкулею. Це явище одержало назву стратосферного звертання вітру.

Узимку розподіл температури в стратосфері складніше чим улітку. Зимова стратосфера в полярних широтах майже так само холодна, як над тропіками. Правда, від екватора до середніх широт температура росте, а від середніх широт до полярних знову падає. У результаті напрямок баричного градієнта верхньої тропосфери, як і західний напрямок зонального переносу, зберігається узимку у всій товщі стратосфери.

Західний перенос особливо сильний у верхній частині тропосфери, у широтах 30…35° у кожній півкулі. Швидкість вітру в західному переносі на висотах біля 12 км досягає 35 м /сек., спостерігаються величезні хвилі, довжиною в кілька тисяч кілометрів, найбільше добре помітні у верхній тропосфері й особливо на картах, усереднених за кілька діб. Навколо Земної кулі їх укладається в кожен момент 4…6. Повітря в цих довгих хвилях одержує, на додаток до західного переносу, меридіональні складові швидкості, спрямовані поперемінно до високих і низьких широт. Довгі хвилі переміщаються з заходу на схід, але повільніше, ніж сам західний перенос.

Крім того, на загальний західний перенос накладаються у великій кількості циклони й антициклони. Вони також переміщаються в напрямку загального західного переносу. Нижче вони будуть розглянуті докладніше.