Циркуляция атмосферы и её роль в формировании климата.
Общая циркуляция атмосферы (ОЦА) - совокупность основных воздушных течений, которые осуществляют горизонтальный и вертикальный обмен масс воздуха. ОЦА - система крупномасштабных воздушных течений на земном шаре, т. е. таких течений, которые по своим размерам сравнимы с материками и океанами. ОЦА порождается: внешними астрономическими и геофизическими климатообразующими факторами (поток солнечной энергии, структуре Земли как планеты, скорость вращения ее вокруг своей оси). Внутренними геофизическими климатообразующими факторами, которые определяют характер энергетического взаимодействия между звеньями климатической системы (состав и структура атмосферы, особенности подстилающей поверхности, в том числе географическое распределение материков и океанов, рельеф поверхности суши.). Основные устойчивые объекты циркуляции: западный перенос масс воздуха, муссонная циркуляция, пассатная циркуляция, система внетропических циклонов и антициклонов, ЦДА (Центры действия атмосферы). Главной причиной возникновения воздушных течений в атмосфере служит неравномерное распределение на поверхности Земли тепла, получаемого от Солнца, что приводит к неодинаковому нагреву почвы и воздуха в различных поясах земного шара. Неодинаковое нагревание воздуха в различных местах приводит к различию величин атмосферного давления, что является непосредственной причиной возникновения воздушных течений (сила барического градиента Fp). + сила Кориолиса Fk (вследствие вращения Земли) + сила трения (в нижнем 1-1.5 км слое)Fтр.
Схема общей циркуляции атмосферы, ее сезонные различия.
Климатические центры действия в атмосфере.
Отдельные области повышенного и пониженного давления с замкнутыми изобарами на многолетних картах распределения давления носят название «центров действия атмосферы» (Азорский, Гавайский максимумы, Алеутский, Исландский минимумы и т.д.). Одни из этих центров действия можно найти на климатологических картах всех месяцев года; их называют перманентными. Другие обнаруживаются на картах только зимних или только летних месяцев; их называют сезонными центрами действия (например, Сибирский антициклон).
Основные воздушные течения в системе общей циркуляции атмосферы. Зональная циркуляция в тропосфере, стратосфере.
Зональная циркуляция в тропосфере: Основным видом циркуляции воздуха на Земле, которая вращается вокруг оси, является зональный перенос, особенно проявляющийся в свободной атмосфере (выше слоя трения). В умеренных широтах Северного и Южного полушарий у поверхности Земли и в нижней тропосфере преобладает западный перенос воздуха, в низких и полярных широтах – восточный перенос. Если рассмотреть зональную составляющую скорости ветра в годовом ходе, то следует отметить, что во все сезоны западный перенос преобладает над большей частью тропосферы (30-65°). Наибольшая интенсивность западного переноса наблюдается зимой вблизи 30° с.ш. на высоте 10-12 км. Летом очаг максимума смещается к 40° с.ш. В экваториальной и тропической зонах во всей тропосфере наблюдается восточный перенос, который тоже зависит от времени года и широты. Зимой на высоте 3 км западный перенос охватывает практически все северное полушарие вплоть до 20°, южнее 20° - восточный перенос. На высоте 12 км – западный перенос практически над всем полушарием, кроме тропической зоны Тихого и Индийского океанов. Летом граница западного потока в средней тропосфере (3 км) смещается на север (с 30-35° по 65°). При этом зона восточных ветров летом проходит над Черным морем, через Кавказ, Китай и до тропиков Тихого океана. В верхней тропосфере летом западный перенос наблюдается практически во всей внетропической части Северного полушария (до 30°, в некоторых районах – до 5-10°с.ш.).
Тепловой режим в стратосфере обладает еще более выраженной сезонностью. Это связано с тем, что в отличие от тропосферы он обусловлен в основном не особенностями энергетического взаимодействия атмосферы с деятельной поверхностью суши и океана, а лучистыми потоками тепла, излучаемыми и поглощаемыми термодинамически активными примесями атмосферы, особенно озоном. Летом поглощение озоном уф-радиации солнца приводит к нагреванию воздуха. В течение полярной ночи зимой воздух охлаждается посредством длинноволнового излучения. В стратосфере, особенно на высотах 25-35 км, между зимой и летом возникают большие разности температур. Это приводит к тому, что поле температуры от лета к зиме меняется на противоположное, уменьшаясь или увеличиваясь в высоких широтах в верхней стратосфере на 40 - 50 °С и более.