2. Вертикальная устойчивость атмосферного воздуха.

Под вертикальной устойчивостью атмосферного воздуха понимают его способность препятствовать вертикальному перемещению воздуха и сдерживать турбулентное перемешивание. Если атмосфера устойчива, в ней отсутствуют значительные вертикальное перемещения и турбулентное перемешивание, обусловленные наличием соответственно вертикального температурного градиента и турбулентной диффузии. Различают 3 типа вертикальной устойчивости атмосферы:

а) Неустойчивое, когда объем воздуха, получивший импульс движения, не возвращается в исходное положение, а с ускорением движется в направлении первоначального смещения. Этому типу устойчивости соответствует конвекция - состояние атмосферы, при котором сильно развиты восходящие потоки воздуха, а температура почвы выше температуры воздуха (градиент температуры отрицателен).

б)Устойчивое , когда объем воздуха, сместившийся из своего исходного положения по высоте, стремится вернуться обратно. Этому типу устойчивости соответствует инверсия - состояние атмосферы, при котором восходящие потоки воздуха отсутствуют, имеют место нисходящие потоки, а температура почвы ниже температуры воздуха (градиент температуры положителен).

Различают два вида инверсий, которые могут существовать одновременно:

- инверсия оседания;

- инверсия радиационная.

в) Нейтральное (безразличное), когда смещенный объем воздуха, попав в слой с такой же температурой, остается неподвижным. Этому типу устойчивости соответствует изотермия - состояние атмосферы, при котором вертикальное перемещение воздушных масс практически отсутствует, а температуры почвы и воздуха практически равны (градиент температуры нулевой).

.3 варианта вертикальной устойчивости атмосферы представлены на рисунке:

Пояса давления.

Воздух, перемещающийся из одних районов земли в другие, создает целую систему циркуляционных об­ластей, опоясывающих весь земной шар. В каждой такой циркуляционной области преобладают свои ветры и свое распределение давления. Циркуляционные области, окружающие земной шар, более однородны над океанами, чем над сушей, поскольку поверхность океанов одно­роднее поверхности суши. Вследствие неодинакового соотношения между площадями континентов и океанов в северном полушарии циркуляция атмосферы сложнее, чем в южном.

Формируются различные циркуляционные области в первую очередь между четырьмя основными широтными поясами атмосферного давле­ния, существование которых в конечном счете и является причиной как приземного, так и высотного распределения ветра. Общую картину воздушных течений на земном шаре можно видеть на рис.

Один такой пояс низкого давления лежит в районе экватора или около 5°с.ш. Обычно называемый экваториальной зоной затишья, этот пояс точнее именуется внутритропической зоной конвергенции. Среднее за год давление составляет здесь менее 760 мм. Этот пояс охватывает весь земной шар.

Ширина экваториальной зоны затишья может несколько меняться. В этой зоне преобладает сравнительно хорошая погода с частым появ­лением кучевых облаков и довольно интенсивными гнозами. В зоне затишья воздух совершает восходящее движение, как и в случае, когда при неравномерном нагрева­нии воздуха образуется отдельная циркуляционная ячейка. В высоких слоях атмосферы поднявшийся воздух начинает в каждом полушарии оттекать к полюсу и при этом отклоняется силой Кориолиса, создаваемой вращением Земли. Растекающийся воздух попадает в следующий

пояс давления – в субтропический пояс высокого давления.

Субтропический пояс высокого давлении известен большинству школьников под названием конских широт. Расположенный около 35° с.ш. и 30° ю.ш., этот пояс характеризуется неустойчивыми и исключительно слабыми ветрами. На­звании «конские широты» связано с эпохой освоения Нового Света. Когда армады кораблей попадали в этих районах в зону штилей, воз­никала надобность экономить запасы пищи и питьевой воды. По-видимому, при этом приходилось жертвовать лошадьми, которых выбрасывали

за борт. Трупы несчастных животных часто оставались плавать на поверхности океана, откуда и по­явилось название этих мест.

В районе конских широт давле­ние в течение всего года обычно со­ставляёт более 760 мм. Это сравнительно высокое давление создается воздухом, опускающимся из высоких слоев атмосферы к земной поверхно­сти и накапливающимся здесь. В северном полушарии в пределах этого пояса есть две области высокого давления. Одна лежит над восточной частью Тихого океана, а другая – над восточной Атлантикой. В север­ном полушарии области высокого давлении, входящие в рассматриваемый пояс, меньше, чем аналогичные области и южном полушарии, где они охватывают обширные районы океанов. Неоднородное распределе­ние давления в этом поясе в север­ном полушарии создают материки Америка, Африка и Евразия.

Третий пояс очень низкого давления– находится приблизительно между широтами 60 и 70° в каждом полушарии и называется субполярным минимумом. В южном полушарии пояс низкого давления сплошной и расположен над поверхностью океанов. В северном же полушарии он лучше выражен над тихим океаном – между Аляской и Сибирью, а над Атлантическим океаном — между Гренландией и Норвегией.

Рис.Схема общей циркуляции атмосферы,показывающая положение поясов высокого и низкого давления.