Запитання і завдання для тематичної перевірки знань

1. Синоптичними об’єктами називаються

2. Синоптичними об’єктами є:

а) баричні системи;

б) атмосферні фронти;

в) повітряні маси;

г) всі відповіді вірні;

д) всі відповіді не вірні.

3. За якими ознаками класифікуються повітряні маси:

а) географічними;

б) термодинамічними;

в) геологічними;

г) термічними.

4. Атмосферний фронт – це

5. Які є види основних атмосферних фронтів:

а) арктичний фронт;

б) помірний фронт;

в) внутрішньо тропічна зона конвергенції;

г) полярний фронт;

д) всі відповіді вірні;

е) всі відповіді не вірні.

6. Вставте пропущені слова:

Холодні фронти – це ділянки основного ____________, що переміщуються разом з холодною ______________________________ у напрямі теплої маси і _______________ зниження ____________________.

7. Ширина зони облогових опадів складає:

а) 150-200 км;

б) 160-200км;

в) 170-200км;

г) 180-200км.

8. В залежності від чого розрізняють види баричних систем (циклони, улоговини, антициклони, гребні, сідловини):

1) ______________________________;

2) ______________________________.

9. Антициклон з’являється спочатку:

а) біля поверхні землі;

б) в поверхні землі;

в) над поверхнею землі.

10. Що є основними факторами, які визначають стан погоди у конкретному районі, при відомому значені повітряних мас, фронтів та баричних систем?

9. Атмосферна циркуляція

9.1. Поняття про загальну циркуляцію атмосфери

Під загальною циркуляцією атмосфери розуміють сукупність основних видів повітряних рухів у нижній атмосфері, унаслідок яких здійснюється обмін великих мас повітря у горизонтальному і вертикальному напрямках. Ці повітряні течії зумовлені перш за все різницею температур між екватором і полюсами, материками та океанами, а також обертанням Землі навколо своєї осі.

Коли б поверхня Землі була рівною та одноманітною, тобто тільки суходолом або водною оболонкою, і на повітряних потоках не позначалась би відхиляюча дія обертання Землі, тоді схема циркуляції повітря була б досить простою: холодне повітря розтікалось би у приземному шарі від полюсів до екватора, а більш легке тепле утворило б на певній висоті компенсаційний потік від екватора до полюсів. Рух повітря, таким чином, здійснювався б уздовж меридіанів.

Насправді ж загальна циркуляція має значно складніший вигляд. На ній позначаються вплив форми Землі, добове обертання Землі, річний рух Землі, особливості розподілу суходолу і моря, характер рельєфу, океанічні течії, поширення льодовиків тощо.

Земна поверхня, маючи кулясту форму, нагрівається Сонцем нерівномірно і саме ця нерівномірність надходження сонячної енергії у різних широтах є основною причиною виникнення атмосферної циркуляції великого масштабу, яка шляхом перенесення величезних мас холодного й теплого повітря у меридіональному напрямку вирівнює температурну різницю між високими і низькими широтами Землі. Крім того, навіть на одній і тій самій широті сонячна радіація поглинається неоднаково материками й океанами, лісами й пустелями, засніженими й оголеними поверхнями. Унаслідок цього виникає циркуляція малого масштабу між материками й океанами, горами й долинами тощо.

Як уже зазначалося, сила Коріоліса зумовлена осьовим обертанням Землі і сильно впливає на напрямок руху повітряних течій. В умовах широтного розташування постійних центрів дії атмосфери це призводить до формування у тропосфері переважно західно-східного перенесення повітряних мас.

Рух землі навколо Сонця спричиняє утворення сезонних центрів дії атмосфери. Формування над материками зон зниженого тиску влітку і підвищеного взимку діаметрально змінює напрямки циркуляції повітря над одними й тими самими регіонами земної поверхні. Певних сезонних змін зазнає циркуляція повітря і над океанами.

Наявність нерівностей на земній поверхні також позначається на напрямку переміщення повітряних мас. Значно впливають на загальну циркуляцію гори, які нерідко є нездоланною перешкодою для панівних течій і значно трансформують властивості повітря. Над рівнинами і низовинами, як і над морями й океанами, напрямок руху повітря визначається переважно меридіональними і зональними особливостями просторового розподілу атмосферного тиску і впливом сили Коріоліса. Основні фізичні характеристики повітря (вологість, температура, прозорість) значною мірою залежать від підстильної поверхні. Так, теплі океанічні течії нагрівають повітря і насичують водяною парою, а холодні, навпаки, сприяють його охолодженню (при цьому повітря більш прозоре через низький вміст у ньому вологи).

Перше кільце охоплює тропічні широти, до нього належать висхідні потоки теплого легкого повітря над екватором, які переносяться до тропіків й опускаються на широтах біля 30°. Звідси, з баричних максимумів, повітря пасатами повертається до екватора, де розташована розмита екваторіальна депресія.

Друге кільце формується у помірних широтах і виражене менш чітко. Тут переважають західні вітри, які дмуть із субтропічних баричних максимумів. При цьому частина повітря з мінімумів помірних широт повертається у тропічні широти, а інша – у полярні.

У полярних кільцях відбувається опускання повітря унаслідок зменшення його об'єму під впливом посиленого охолодження. Повітря поступово розтікається до арктичного та антарктичного фронтів. У верхніх шарах тропосфери формуються горизонтальні компенсаційні течії.

Незважаючи на детальну характеристику загальної циркуляції атмосфери, дана схема не відображає ряду виявлених закономірностей руху повітря. Так, у ній зовсім не враховано вплив неоднорідності земної поверхні. Разом з тим відомо, наскільки важливу роль у переміщенні повітря відіграють суттєві відмінності у нагріванні материків і Світового океану. Фактична циркуляція ще більше ускладнюється циклонічною та антициклонічною діяльністю. Новітні дослідження показали, що обмін повітряними масами між екватором і полюсами досягається, головним чином, горизонтальним переміщенням. Вертикальні кільця проявляються нечітко і не є стійкими утвореннями, особливо у позатропічних широтах.

У загальній циркуляції атмосфери добре простежується зональність у розподілі вітрів: у низьких широтах переважає східне тропічне перенесення повітря, у середніх – західне, у високих – полярна циркуляція з переважно північно-східними вітрами у Північній півкулі і південно-східними – у Південній.

Східне тропічне перенесення формується пасатами – постійними вітрами помірної сили (в середньому 5–8 м/с), які дмуть із субтропічних антициклонів в сторону екваторіального баричного мінімуму. Оскільки міжширотні градієнти температури у жаркому поясі невеликі, то й атмосферна циркуляція не така інтенсивна, як у помірних широтах. У Північній півкулі пасати мають напрямок з північного сходу на південний захід, а в Південній – з південного сходу на північний захід. Пасатна смуга несуцільна у тропічному поясі: цих вітрів немає над південною частиною Північної Америки і над північною Австралією.

Зона західних вітрів охоплює у помірних широтах усю тропосферу. Швидкість вітру змінюється в широких межах, середня ж швидкість становить 5–10 м/с.

У полярних поясах обох півкуль до висоти 2–3 км переважають вітри східних румбів з малими швидкостями. Це пояснюється відсутністю постійного полярного антициклона. Відтікаючи у приполярні широти, арктичне та антарктичне повітря нагрівається й опадів, як правило, не дає. На вищих рівнях у цих широтах панують західні вітри.

Західно-східне перенесення повітря у помірних широтах постійно порушується циклонічною та антициклонічною діяльністю. Частому зародженню циклонів сприяють тут значні контрасти температур повітря, які створюють сприятливі умови для інтенсивної адвекції тепла і холоду. Особливо часто вони утворюються на півночі Атлантики і Тихого океану. Взимку, коли збільшуються контрасти температур між океаном і материками, циклонічна діяльність посилюється. У цей час циклони зароджуються і над Середземним морем.

Циклони помірних широт – це грандіозні порівняно плоскі атмосферні вихори розміром до кількох тисяч кілометрів. Повітря у такому вихорі рухається по спіралі навколо центра, повільно до нього наближаючись. Причиною цього є знижений тиск у центральній частині баричного утворення. Унаслідок того, що теплі вологі маси повітря піднімаються угору, навколо центра циклона (ока) нагромаджуються хмари високої щільності. Це район найбільших вітрів, швидкість яких може сягати десятків і навіть сотень кілометрів на годину.

Коли атмосферний тиск зростає, це може спричинити до утворення антициклонів – баричних максимумів в однорідній повітряній масі. Повітря в них опускається, ущільнюється і притискується до земної поверхні. З низхідними течіями пов'язано адіабатичне нагрівання повітря і віддалення його від стану насичення. Тому в антициклоні, на відміну від циклона, погода ясна і суха, небо безхмарне. Температура влітку висока, а взимку дуже морозна. У центрі антициклона стоїть штиль, а на периферії дмуть слабкі вітри.

Істотну роль у загальній циркуляції атмосфери відіграють мусони (тропічні і позатропічні) – стійкі сезонні повітряні течії з різкою зміною панівного напрямку вітру від зими до літа і навпаки. Улітку, коли краще нагрітий суходіл, з океану дме вологий вітер – літній мусон, який приносить рясні опади.

Узимку ж, навпаки, відбувається перенесення повітря з холодного суходолу на теплий океан у вигляді сухого й холодного зимового мусону. Виділяють ще екваторіальні мусони. Вони утворюються у зв'язку з періодичним сезонним переходом пасатів через екватор з однієї півкулі у другу. Цей перехід зумовлюється міграцією термічного екватора вслід за зміною зенітального положення Сонця. При переході через екватор повітряні течії відхиляються під впливом сили Коріоліса в іншій півкулі не на захід, а на схід. Так виникають між східними пасатними течіями окремі вузькі приземні західні потоки повітря, які рухаються безпосередньо уздовж екватора.

Циклони та антициклони представляють собою потужні атмосферні вихори діаметром до кількох тисяч кілометрів і висотою 10–20 км. Поблизу поверхні землі вітри спрямовуються від периферії до центру циклона, оскільки у центрі циклона тиск повітря менший, ніж на його периферії. У Північній півкулі вітри "закручуються" до центру циклона проти годинникової стрілки, а у Південній півкулі – за годинниковою стрілкою. Потім повітряні маси рухаються вертикально угору. Це сприяє утворенню великих шаруватих і шарувато-дощових хмар. У верхній тропосфері виникають горизонтальні вітри, які рухаються по спіралі від центру циклона. Вони виносять повітряні хмари до його периферії. Зародження або ж прихід уже сформованого циклону завжди спричиняє погіршення погоди і супроводжується облоговими дощами.

Наближення центральної області циклону відчувається за зниженням атмосферного тиску.

Для антициклону характерне протилежне явище. У центрі антициклону тиск вищий, ніж на периферії. Однак у верхній частині тропосфери вітри "закручуються" до центру антициклону, а поблизу земної поверхні – від центру. У центрі виникають сильні низхідні течії повітря, які нагріваються. Відносна вологість при цьому знижується, хмарність зникає – встановлюється ясна погода.

Жителі Японії, Китаю, Австралії, Індії, південних районів США, Центральної Америки, островів Карибського моря знайомі з особливими природними явищами – тропічними циклонами. В Америці їх називають ураганами, а на західному узбережжі Тихого океану – тайфунами. Назва "ураган" пов’язана з іменем бога бур у стародавнього народу майя. "Тайфун" у перекладі з китайської означає "дуже великий вітер". Тропічні циклони – надзвичайно грізне і руйнівне явище природи.

Вітри, властиві будь-якій фронтальній зоні, з висотою посилюються, оскільки зменшується тертя. У верхніх шарах атмосфери і нижніх шарах стратосфери вітри дмуть з великою швидкістю (від 50 до 100 м/с) у вигляді сильних вузьких струменів. Звідси і походить їхня назва – струминні течії. Довжина їх може сягати тисячі кілометрів.

Утворення струминних течій помірних і субтропічних широт пов’язують з формуванням і руйнуванням тропосферних фронтів, певними стадіями розвитку циклонів та антициклонів, коли створюються найбільші контрасти температур. Екваторіальні струминні течії формуються переважно на периферії субтропічних антициклонів і мають східний напрямок. Особливий різновид представляють стратосферні західні струминні течії, виявлені на широті 50–70°. Вони характеризуються постійністю і дуже високими швидкостями. Вважають, що причиною їхнього існування є різкі перепади температур між помірними широтами і приполюсними областями.

Струминні течії, які виникли за певними обставинами загальної циркуляції атмосфери, активно впливають на циклони й антициклони, переміщення повітряних мас і на вітри нижньої тропосфери.