ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 6102
Скачиваний: 505
Рис. 49. Распространение снежного покрова на земном шаре
В полярных и высокогорных районах снежный покров лежит
постоянно. В умеренных широтах продолжительность его залега
ния различна в зависимости от климатических условий.
Снежный покров, сохраняющийся в течение месяца, называет
ся устойчивым. Такой снежный покров образуется ежегодно на
большей части территории СССР. На Крайнем Севере он сохра
няется 8—9 месяцев, в центральных районах — 4—6, на берегах
Азовского и Черного морей снежный покров неустойчив.
Таяние снега вызвано в основном воздействием на него теп
лого воздуха, приходящего из других районов. Под действием
солнечных лучей тает около 36% снежного покрова. Способству
ет таянию теплый дождь. Быстрее тает загрязненный снег.
Снег не только тает, но и испаряется в сухом воздухе. Но ис
парение снежного покрова имеет меньшее значение, чем таяние.
Талая вода проникает в почвогрунт, снабжает влагой рас
тительность, пополняет запасы грунтовой воды, стекает в реки,
вызывая разливы. Питание рек Советского Союза происходит
почти на 50% за счет талой воды.
т
Увлажнение.
Для оценки условий увлажнения поверхности
совершенно недостаточно знать только сумму осадков. При оди
наковом количестве осадков, но разной испаряемости условия
увлажнения могут быть весьма различными. Для характеристики
условий увлажнения пользуются
коэффициентом увлажнения
(К),
представляющим собой отношение суммы осадков
(г)
к ис
паряемости
(Ем)
за тот же период.
К=
=-
•
100. Увлажнение обычно
выражается в процентах, но можно выразить его дробью.
Если сумма осадков меньше испаряемости, т. е.
К
меньше
100% (или
К
меньше 1), увлажнение недостаточное. При
К
больше 100% увлажнение может быть избыточным, при # = 1 0 0 %
нормальное. Если
K=iQ%
(0,1) или меньше 10%, говорят
о ничтожном увлажнении.
В полупустынях Ж 3 0 % , в сухих степях> 30%, но < 6 0 % ,
в лесостепи 100%, в тундре, в лесах умеренных широт и лесах
экваториальных > 100% (100—150%). Увлажнение характери
зуется также
радиационным индексом сухости (К)
— отношени
ем годового радиационного баланса поверхности
(R)
к сумме
тепла, необходимой для испарения годового количества осадков
(г).
Г)
К = у— (L
— скрытая теплота парообразования).
Радиационный индекс сухости показывает, какая доля оста
точной радиации затрачивается на испарение. Если тепла мень
ше, чем требуется для испарения годовой суммы осадков, увлаж
нение не может быть недостаточным. При Л"<0,45 увлажнение
избыточное; при
К
от 0,45 до 1,00 увлажнение достаточное; при
К
от 1,00 до 3,00 увлажнение недостаточное.
* *
*
За год на земную поверхность выпадает в среднем 511 тыс. км
3
осадков, из них 108 тыс. км
3
(21%) попадают на сушу, ос
тальные в Океан. Почти половина всех осадков выпадает между
20° с. ш. и 20° ю. ш. На полярные области приходится всего 4%
осадков. С поверхности Земли в среднем за год испаряется столь
ко же воды, сколько выпадает на нее. Основным «источником»
влаги в атмосфере является Океан в субтропических широтах,
где нагревание поверхности создает условия для максимального
испарения при данной температуре. В тех же широтах на суше,
где испаряемость большая, а испаряться нечему, возникают бес
сточные области и пустыни. Для Океана в целом баланс воды
отрицательный (испарение больше осадков), на суше положи
тельный (испарение меньше осадков). Общий баланс выравни
вается посредством стока «излишков» воды с суши в Океан.
Щ
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Вес атмосферы в миллион раз меньше веса Земли, однако дав
ление, оказываемое ею на земную поверхность, значительно и со
ставляет на каждый квадратный сантиметр поверхности на уров
не Океана 1033,3 г (10 333 кг на 1 м
2
) . Это давление уравнове
шивается давлением столбика ртути высотой 760 мм, сечением
1 см
2
при 0°, на том же уровне, на 45° широты. Давление
760 мм ртутного столба принято считать нормальным атмосфер
ным давлением. Атмосферное давление можно выразить в динах.
Нормальное давление равно 1013 250 дин/см
2
. Давление 1000 000
дин на 1 см
2
— 1 бар, 0,001 бара — 1 миллибар, 1 013 250 дин/см
2
—
1013,25 миллибара. 1000 мб соответствует 750 мм рт. ст.;
3
1 мб = 0,75, или
-г
мм рт. ст.; 1 мм рт. ст. = 1,33 мб.
В системе СИ единица измерения давления — паскаль (Па).
1 мм рт. ст. = 133,322 Па, 1 бар = 10
5
Па, 1 мб = 100 Па. Нор
мальное давление — 101 325 Па.
Атмосферное давление с высотой убывает, так как мощность
вышележащего слоя атмосферы уменьшается. Расстояние в мет
рах, на которое надо подняться или опуститься, чтобы атмосфер
ное давление изменилось на 1 мб, называют
барической ступенью.
Барическая ступень с высотой возрастает.
Т а б л и ц а 18
Высота (тыс. м)
Барическая ступень (мм)
0—1
10,5
1—2 1 2—3
11,9
13,5
3—4
15,2
4—5
17,3
5—6
19,6
Величина барической ступени зависит от температуры: с по
вышением температуры на 1° она увеличивается на 0,4%. В теп
лом воздухе барическая ступень больше, в холодном — меньше,
поэтому теплые области атмосферы в высоких слоях имеют боль
шее давление, чем холодные.
Если требуется привести к одному общему уровню давление,
отмеченное в разных пунктах, можно при небольшой разности
высот (не более 1000 м) воспользоваться упрощенной баромет
рической формулой ( ф о р м у л о й Б. Ф. Б а б и н е ) :
А/г = 8 0 0 0 - 2 ^ i ^ (1 + 0,040.
Ah
— разность высот двух пунктов
h^—hu
Р\
— давление в нижнем пункте;
Рг — давление в верхнем пункте;
t
— температура (С
0
) средняя между двумя уровнями;
8000 — высота «однородной атмосферы»
(и).
Такую высоту
атмосфера имела бы при одинаковой плотности, такой, какая она
у подстилающей поверхности.
134
Давление атмосферы в общем убывает с высотой закономерно:
на высоте 5 км оно меньше в 2 раза, чем на уровне моря, на вы
соте 10 км — в 4 раза, 15 км — в 8 раз, 20 км — в 18 раз.
Изменение давления атмосферы происходит повсеместно не
прерывно и в довольно широких пределах. Самое высокое давле
ние, приведенное к уровню моря, зарегистрировано в Барнауле
(в 1900 г.) — 1078,3 мб, самое низкое — 877 мб — в 1918 г. у юго-
восточных берегов Азии при прохождении тайфуна «Ида». Коле
бания давления в одном месте могут иметь большую амплитуду.
Например, в Москве (156 м над уровнем моря) зарегистрировано
давление 944 мб и 1037 мб. Среднее многолетнее давление на
уровне моря в Европе 1014 м.
Распределение давления.
Распределение давления в атмо
сфере наглядно можно показать с помощью поверхностей, про
веденных через точки с одинаковым давлением и называемых
изобарическими.
Если бы атмосферное давление на уровне Океана было везде
одинаковым и равномерно изменялось с высотой, изобарические
поверхности располагались бы горизонтально и параллельно друг
другу.
В действительности распределение давления очень сложно, и,
отражая это, изобарические поверхности образуют различные
системы. Так, в области повышенного давления можно видеть си
стему изобарических поверхностей, обращенных выпуклостью
вверх. В области пониженного давления изобарические поверх
ности, наоборот, изогнуты вниз.
Изгибаясь, изобарические поверхности пересекают под очень
малым углом поверхности разных уровней, в том числе и поверх
ность на уровне моря.
Линии, образующиеся от пересечения изобарических поверх
ностей с поверхностью уровня моря (или любого другого уровня),
называются
изобарами
(рис. 50). Изобары соединяют точки с
„ одинаковым давлением. Раз
личным формам изобариче
ских поверхностей соответ
ствуют определенные фор
мы изобар. Прямолинейные
изобары возникают от пере
сечения поверхности уровня
параллельными друг другу
изобарическими поверхнос
тями. Замкнутые изобары
образуются при пересечении
поверхности уровня выпук
лыми или вогнутыми чаше
образно изобарическими по
верхностями. Рис. 50. Система изобар
135
Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре
(Я) называется
барическим минимумом
(циклонические изоба
ры). Система замкнутых изобар с повышенным давлением в цен
тре
(В)
называется
барическим максимумом
(антициклонические
изобары). Незамкнутая система изобар, соответствующая вытя
нутому языку пониженного давления,—
барическая ложбина.
Не
замкнутая система изобар, соответствующая вытянутому языку
повышенного давления, —
барический гребень.
Между двумя ба
рическими максимумами и двумя минимумами, расположенны
ми крест-накрест, образуется система незамкнутых изобар, на
зываемая
седловиной.
Густота расположения изобар зависит от изменения давления
на единицу расстояния. Изменение давления в горизонтальном
направлении характеризуется барическим градиентом.
Барический градиент
— изменение давления на единицу рас
стояния в сторону уменьшения давления, в направлении, перпен
дикулярном к изобаре. За единицу расстояния принимается
100 км. Чем больше барический градиент, тем гуще изобары.
Пользуясь величинами давления, приведенными к одному
уровню (обычно к уровню моря), составляют карты распределе
ния давления на поверхность Земли для определенного момента
или для периода времени — карты изобар.
На карте среднего многолетнего распределения давления в
я н в а р е видна зона пониженного давления на экваторе (эква
ториальная депрессия), внутри которой над материками, особен
но в южном полушарии, выделяются замкнутые области с давле
нием ниже 1010 мб.-К северу и к югу от экваториальной депрес
сии располагаются зоны высокого давления, распадающиеся на
замкнутые области (барические максимумы), особенно хорошо
выраженные над океанами в южном полушарии (Южноиндий
ский, Южнотихоокеанский, Южноатлантический). Их разделяют
области пониженного давления, возникающие над нагретыми ма
териками. В северном полушарии барические максимумы форми
руются над океанами (Североатлантический, Азорский, Гавай
ский). Они объединяются с обширным максимумом над Азией
(Азиатским), распространяющимся на тропические, субтропиче
ские, умеренные и субполярные широты, и с максимумом над
Северной Америкой (Канадским) в сплошную зону высокого
давления. В умеренных и субполярных широтах северного полу
шария над океанами — барические минимумы: Исландский и
Алеутский. Над материками — упомянутые выше области высо
кого давления (Азиатский и Канадский максимумы). Над Аркти
кой давление повышенное, но замкнутая область повышенного
давления (1016 мб) выделяется только над Гренландией. В уме
ренных и субполярных широтах южного полушария — сплошная
зона низкого давления. Над Антарктидой — устойчивый, бариче
ский максимум.
Ш
ев
О.
а
В и ю л е экваториальная депрессия несколько смещается в се
верное полушарие. Над материками низкое давление распростра
няется далеко на север в тропические и умеренные широты север
ного полушария, образуя обширные летние депрессии с центрами
около 30° с, ш. (Южноазиатская и Мексиканская). Азорский и
Гавайский максимумы также сдвигаются к северу и усиливаются.
В умеренных и субполярных широтах северного полушария зна
чительно ослабевающие депрессии над океанами (Исландская и
Алеутская) объединяются с депрессиями над материками в
сплошную зону низкого давления, к северу от которой давление
очень незначительно повышается.
В южном полушарии в субтропических и тропических широ
тах высокое давление не ограничивается тремя максимумами над
океанами, а распространяется и на охлаждающиеся материки, об
разуя зону высокого давления. В умеренных и субтропических
широтах южного полушария, так же как в январе,— зона низкого
давления. Над Антарктидой — высокое давление.
Анализ карт изобар января и июля позволяет заметить вы
раженную зональность в распределении давления, особенно от
четливо проявляющуюся над Океаном. Весь год существует зона
пониженного давления над экватором — экваториальная депрес
сия. В субтропических широтах в течение всего года сохраняется
зона высокого давления, распадающаяся на отдельные максиму
мы над океанами (особенно в северном полушарии). Отчетливо
видны зона пониженного давления в умеренных широтах (сплош
ная в южном полушарии и разделяющаяся на минимумы в се
верном) и область высокого давления над Антарктидой.
Если составить планетарную схему распределения давления
(« + » — повышенное, « — » —пониженное) у земной поверхности
без учета влияния подстилающей поверхности, она будет такой:
90° с. ш. + + + + +
60
30 + + + + +
30° ю. ш. + + + + +
60
90 + + + + +
В зависимости от сезона зоны высокого и низкого давления над
Океаном смещаются к северу и югу. Над материками они не
только смещаются, но и меняют по сезонам знак на обратный: на
месте барического максимума возникают барические^ минимумы,
и наоборот. Например, зимний максимум над Азией сменяется
летним минимумом давления.
Барические максимумы и минимумы, выраженные на картах
среднего многолетнего давления атмосферы на подстилающую
поверхность, называют центрами действия атмосферы, выделяя
перманентные (постоянные) и сезонные центры. К первым от
носятся экваториальная депрессия, субтропические максимумы
139
и субполярные депрессии над океанами, полярные максимумы;
ко вторым — зимние максимумы и летние минимумы над мате
риками в умеренных широтах. Центры действия атмосферы ока
зывают огромное влияние на воздушные течения, погоду и
климат. Так, например, развитие атмосферных процессов над Ев
ропой зависит от воздействия таких центров, как постоянный
Азорский и сезонный Азиатский максимумы, постоянный Ис
ландский и сезонный Азиатский минимумы. Барические макси
мумы и минимумы нигде не сохраняются постоянно, давление
непрерывно меняется, и карты среднего многолетнего распро
странения его свидетельствуют только о решительном преоблада
нии высокого или низкого давления в том или ином месте.
С помощью карт изобар можно показать распределение давле
ния на любой высоте над уровнем Океана, например на высоте
1, 3, 5 км. Такие карты получатся при пересечении изобариче
ских поверхностей с поверхностью соответствующего уровня.
На практике для изображения давления на высоте чаще поль
зуются не картами изобар, а
партами барической топографии
(барического рельефа), показывающими положение в простран
стве той или иной изобарической поверхности, например поверх
ность 300 мб, 500 мб, 700 мб. Каждая точка изобарической по
верхности находится на определенной высоте над уровнем Оке
ана, и рельеф этой поверхности, подобно рельефу земной поверх
ности, можно изобразить с помощью равных высот —
изогипс.
Высота изогипс на картах барической топографии выража
ется в геопотенциальных метрах или декаметрах (1 гп дека
метр = 10 гпм) и называется геопотенциальной или динамиче
ской высотой
1
. Численно она очень мало (макс, на 0,5%) отли
чается от высоты в метрах, а при ускорении 980 см/сек
2
они
совпадают.
Т а б л и ц а 19
Средняя высота основных изобарических поверхностей
Изобариче
ская поверх
ность (мб)
Высота (км)
1000
0
850
1,5
700
3
500
5
400
7
300
9
200
12
150
14
100
16
50
20
30
24
20
28
10
32
Карта барической топографии, на которой показано положе
ние изобарической поверхности над уровнем моря, называется
картой абсолютной топографии
и обозначается индексом AT,
1
Геопотенциал
— потенциальная энергия, которую надо затратить, что
бы поднять единицу массы в поле силы тяжести на заданную высоту (над
уровнем моря, над другой изобарической поверхностью). Геопотенциал на
уровне моря равен 0. Геопотенциал выражается в геопотенциальных метрах
или геопотенциальных декаметрах.
140
Рис. 53. Карта абсолютной барической топографии, поверхности 300 мб июль
120
60 0 60 120 160 120
-МО— Изогипсы
Н низкое давление В высокое
давление
Рис. 54. Карта абсолютной барической топографии, поверхности 300 мб январь