6.11. Загальна циркуляція атмосфери

Загальна циркуляція атмосфери – це сукупність усіх великомасштабних повітряних течій земної кулі. Розміри цих течій можуть досягати розмірів материків та океанів і навіть більші. У процесі загальної циркуляції атмосфери відбувається горизонтальний та вертикальний обмін повітря, а отже, тепла, вологи та домішок між різними районами земної кулі. Загальна циркуляція атмосфери виникає у результаті різного нагрівання Землі у високих та низьких широтах, а також різного нагрівання суходолу та водної поверхні, що обумовлює нерівномірність розподілу температури повітря та атмосферного тиску. Крім того, на неї впливають відхиляюча сила обертання Землі, рельєф поверхні суходолу, сила тертя тощо.

Розподіл повітряних течій в різних регіонах можна споглядати на щоденних синоптичних картах. Карти наглядно демонструють щоденні зміни циркуляційних механізмів. Однак при статистичному осередненні напрямків та швидкостей течій виявляються деякі стійкі їх особливості, що повторюються щорічно.

Течії загальної циркуляції атмосфери зумовлюють перенесення тепла і вологи і визначають кліматичний режим цілих регіонів і планети в цілому. Вони справляють також переважний плив на циркуляцію океанічної води, з якою тепло потрапляє з одних широт в інші. Повітряні течії впливають на формування полів хмарності та опадів. Тому циркуляцію атмосфери слід вважати одним із найважливіших чинників формування клімату земної кулі

6.11.1. Зони атмосферного тиску та вітру поблизу земної поверхні і в нижній тропосфері

В

Мал. 6.26. Схема зонального розподілу атмосферного тиску та повітряних течій у нижній тропосфері вище шару тертя (а) та в шарі тертя (б)

основі повітряних течій у нижній тропосфері лежить вищерозглянутий зональний (широтний) розподіл атмосферного тиску. На мал. 6.26, а наведено схему широтного розподілу тиску і переважаючих повітряних течій у нижній тропосфері вище шару тертя до висоти 4-5 км, а на мал.. 6.26, б – у шарі тертя, тобто до висоти 1 км. Між малюнками стрілкою вказано напрямок горизонтальних баричних градієнтів від зон високого тиску до низького. У шарі тертя вітер відхиляється від ізобар у бік горизонтального градієнта тиску, а вище шару тертя наближається до ізобар, тобто стає геострофічним.

Отже, в середині тропічних широт панують східні вітри, а поблизу земної поверхні північно-східні в північній півкулі та південно-східні у південній. У помірних широтах обох півкуль панує перенесення повітря із заходу на схід, а у приземному шарі – з південного заходу в північній півкулі та з північного заходу в південній. У високих широтах переважає перенесення повітря зі сходу, а у приземному шарі з північного сходу в північній півкулі та з південного сходу в південній.

6.11.2. Зони тиску та вітру у верхній тропосфері і стратосфері

Широтний розподіл атмосферного тиску та вітру чіткіше виражені на висоті, а не поблизу земної поверхні.

Ми вже знаємо, що у високих шарах атмосфери високий атмосферний тиск співпадає з областями високої температури. Низький же тиск відповідає районам з низькою температурою. Оскільки температура в тропосфері, починаючи з висоти 4-5 км, найвища в зоні екватора, а найнижча на полюсах, то й горизонтальний баричний градієнт має напрямок від тропічних широт до полюсів. Тому й геострофічний вітер має західний напрямок в обох півкулях у зв’язку з відхиленням руху в північній півкулі праворуч, а в південній ліворуч. Дійсний вітер у вільній атмосфері мало відрізняється від геострофічного. Отже, у верхній тропосфері та нижній стратосфері на висоті до 12-14 км спостерігається перенесення повітря з заходу на схід навколо полюсів обох півкуль де найнижчий атмосферний тиск. Це свого роду планетарні циркумполярні циклонічні вихори над кожною півкулею (мал. 6.27.).

В

Мал.. 6.27. Схема зонального розподілу тиску і течій повітря у верхній тропосфері і нижній стратосфері.

иняток становлять приекваторіальні широти. Справа в тому, що субтропічні зони високого атмосферного тиску на висотах наближаються до екватора, але не об’єднуються в одну зону. Між ними залишається вузька зона низького тиску. Тому в досить вузькій зоні поблизу екватора, яка завжди буде у тій півкулі, де зараз літо, баричні градієнти у верхній тропосфері спрямовані до екватора. Отже у верхній тропосфері та в нижній стратосфері вздовж екватора панують східні вітри у відповідності до напрямку геострофічного вітру.

В

Мал. 6.28. Схема зонального розподілу тиску та течій повітря вище 20 – 25 км, коли у північній півкулі літо.

літку стратосфера в районі полюсу набагато тепліша, ніж в тропічних широтах, тобто вище 12-14 км найвищі температури над полюсом, найнижчі над екватором. Тому меридіональний баричний градієнт у стратосфері літньої півкулі змінює свій напрям на протилежний і спрямований від полюсу до екватора (мал.. 6.28). Ця зміна відбувається поступово. Спочатку горизонтальний

градієнт тиску зменшується догори під впливом градієнта температури і лише на висоті 20-25 км він уже змінюється на протилежний проти градієнта в нижній стратосфері. Отже у стратосфері на висоті 20-25 км виникає навколополярний циркумполярний антициклон і відповідно тут панують східні вітри. Ця зміна напрямку вітру в стратосфері влітку одержала назву стратосферного повороту вітру. У південній (зимовій) півкулі залишаються західні вітри. Коли літо буде у південній півкулі, то на висотах 20-25 км у цій півкулі будуть східні вітри, а у північній – західні.