Файл: Любушкина.pdf

Особенности  главных  фронтов  таковы.  Во-первых,  они  прослеживаются  вверх  до  самой 

стратосферы, часто вызывая образование так называемых струйных течений – очень сильных ветров, 

которые  достигают наибольшей  величины  близ  тропопаузы.  Во-вторых,  они  не  образуют  на  Земле 

сплошных полос, а разрываются на отдельные ветви (отрезки), которые носят собственные названия. 

Особенно это заметно на примере полярного фронта, который разделяется на целый ряд ветвей. В-

третьих, эти ветви смещаются по сезонам вслед за Солнцем: летом фронты вместе с возникающими 

на них сериями циклонов мигрируют в сторону полюсов, зимой – к экватору, причем некоторые из 

них в определенные сезоны размываются. На рисунке 62 видно, что зимой ветвь полярного фронта, 

отделяющая  морской  полярный  воздух  Атлантики  от  морских  тропических  масс  Северо-

Атлантического максимума, располагается на широте Франции. Средиземноморская ветвь полярного 

фронта,  которая  отделяет  тропический  воздух  от  континентальных  воздушных  масс  умеренных 

широт, зимой пролегает над Средиземным морем и далее к востоку переходит в Иранскую ветвь, но 

летом обе ветви размываются. Над восточным Забайкальем и севером Приморья летом формируется 

Монгольская  ветвь  полярного  фронта,  разделяющая  континентальные  полярную  и  тропическую 

воздушные  массы,  а  над  Японским  морем  –  Тихоокеанская  ветвь  между  морскими  полярными  и 

тропическими массами. 
 

Рис. 61. Климатические фронты в июле (по С. П. Хромову) 

Рис. 62. Климатические фронты в январе (по С. П. Хромову) 

Концы  полярных  фронтов,  проникающих  далеко  в  глубь  тропиков,  называются 

пассатными 

фронтами. 

Они  разделяют  в  тропиках  уже  не  полярный  и  тропический  воздух,  а  различные  по 

свойствам  массы  тропического  воздуха,  приносимого  из  разных  океанических  субтропических 

максимумов ветрами,  называемыми пассатами. Нередко они возникают между  двумя мТВ, одна из 

которых  сформировалась  из  ЭВ  над  теплыми  морскими  течениями  западной  периферии 

субтропических максимумов, а вторая – из мПВ над холодными течениями восточной их периферии 

(например, летом вблизи Мексиканского нагорья, полупустыни Калахари и др.). 

Вторичные фронты 

(фронты второго порядка) образуются обычно между воздушными массами 

разных подтипов одного и того же географического типа. 

Они  часто  возникают  между  морским  и  континентальным  полярным  воздухом,  прежде  всего 

зимой, когда температурная разница между ними достигает наибольших значений. Такой полярный 

фронт  намечается  над  центром  Восточно-Европейской  равнины,  в  связи  с  чем  Москву  образно 

называют «прифронтовым» городом. Вторичные фронты прослеживаются на меньшую высоту, чем 

главные, – на несколько километров в пределах тропосферы. 

Глава 11 Циркуляция атмосферы

11.1. Общая циркуляция атмосферы

Общей  циркуляцией  атмосферы 

называют  совокупность  воздушных  течений  планетарного 

масштаба или сравнимых по размерам с материками и океанами, захватывающих всю тропосферу и 

нижнюю стратосферу (до высоты около 20 км) и характеризующихся относительным постоянством. 

В ее основе лежат постоянные и сезонные воздушные потоки между центрами действия атмосферы. 

В  нижней  тропосфере  это  основные 

зональные  воздушные  течения:  восточные 

– 

пассаты 

в 

низких  экваториально-тропических  широтах, 

западные 

– 

в  умеренных  широтах  и 

восточные 

– 

в 

приполярных  широтах  (рис.  63,  64).  Помимо  зональных  переносов,  в  нижней  тропосфере  развиты 

также 

муссоны, 

где  преобладающее  направление  ветров  как  зимой,  так  и  летом  ближе  к 

меридиональному, 

чем  к  зональному.  Кроме  того,  к  воздушным  течениям  общей  циркуляции 

атмосферы нередко относят ветры, связанные с 

циклонами и антициклонами внетропических широт, 

которые обеспечивают 

междуширотный 

обмен воздушных масс. 

В  верхней  тропосфере  –  нижней  стратосфере  господствуют 

западный  перенос  воздуха 

и  так 

называемые 

струйные течения 

определенного направления в зависимости от широты. 

Атмосферная циркуляция очень сложна, так как в атмосфере одновременно существуют движения 

воздуха разных масштабов, накладывающиеся друг на друга. Поэтому все перечисленные воздушные 

течения выявлены на Земле с помощью статистического осреднения, позволившего подметить самые 

основные устойчивые особенности циркуляции атмосферы. 

Планетарная  циркуляция  атмосферы  складывается  под  влиянием  трех  главных  факторов:  во-

первых, зонального распределения солнечной радиации и соответственно температуры и давления; 

во-вторых,  осевого  вращения  Земли  и  связанного  с  ним  отклонения  воздушных  потоков  от 

градиентного  направления;  в-третьих, неоднородности  земной  поверхности  – наличия  материков  и 

океанов с разными физическими характеристиками воздуха над ними. Все эти факторы усложняют 

общую циркуляцию атмосферы. 

На  однородной  невращающейся  Земле  распределение  температуры  и  давления  у  земной 

поверхности  отвечало  бы  термическим  условиям  и  имело  бы  широтный  характер:  температура 

уменьшалась бы от низких широт («нагревателя») к полюсам («холодильникам»). В связи с этим над 

экватором  теплый  воздух  поднимался  бы,  а  у  полюсов  холодный  воздух  опускался  бы  к  земной 

поверхности.  При  этом  в  верхней  тропосфере  над  экватором  происходило  бы  скопление  воздуха  и 

было бы повышенное давление, убывающее к полюсам. Воздух при этом оттекал бы на высоте в том 

же направлении – от экватора к полюсам, что приводило бы к уменьшению давления над экватором и 

увеличению его на полюсах. Близ земной поверхности воздух оттекал бы от полюсов с их высоким 

давлением к экватору в меридиональном направлении. Таким образом, первая причина циркуляции 

термическая:  температурная  разница  между  широтами  обусловливает  различие  их  давления  и 

меридиональную 

слагающую  общей  циркуляции  атмосферы.  На  реальной  Земле  это  выражается  в 

существовании на уровне моря у экватора термического пояса пониженного давления, а у полюсов 

(особенно у Южного) – областей повышенного давления. 

На  однородной  вращающейся  Земле  на  высоте  (в  верхней  тропосфере  и  нижней  стратосфере) 

ветер, оттекая от экватора к полюсам, должен отклоняться вправо в северном полушарии, влево – в 

южном и становиться западным. В нижней тропосфере, выше слоя трения (на высоте более 1 км), 

оттекая  от  полюсов  к  экватору  и  отклоняясь,  ветер  стал  бы  восточным,  а  в  слое  трения  –  северо-

восточным  в  северном  полушарии  и  юго-восточным  в  южном.  Таким  образом,  вторая  причина 

циркуляции  динамическая:  вращение  планеты  обусловливает 

зональную 

слагающую  общей 

циркуляции атмосферы. 

Наблюдения  и  измерения  подтвердили,  что  в  верхней  тропосфере  и  нижней  стратосфере  в 

интервале  высот  от  10  км  над  экватором  и  от  4  км  над  полюсами  вплоть  до  20  км  действительно 

существует 

западный перенос воздуха. 

Причем из-за отсутствия трения ветер дует довольно сильный. 

Движение воздуха происходит против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса, 

и  по  часовой  –  со  стороны  Южного  полюса.  Таким  образом,  на  высоте  существуют  две 

циклонические системы ветров с центрами над полюсами. 

В верхней тропосфере – нижней стратосфере близ тропопаузы в 40-х гг. XX в. были обнаружены 

струйные  течения 

– 

плоские  (вертикальной  мощностью  в  несколько  километров)  и  сравнительно 

узкие (первые сотни километров) сильные потоки воздуха протяженностью в тысячи километров со 

скоростью ветра до 300 км/час. Направление их во внетропических широтах в целом западное. Они 

образуются над фронтальными зонами, т. е. главными арктическим (антарктическим) и полярными 

фронтами у земной поверхности, где резкие термические и барические контрасты прослеживаются 

во всей толще тропосферы и выше. Струйные течения повторяют местоположение фронтальных зон: 

при  резком  отклонении  главного  фронта  от  широтного  направления  такое  же  отклонение  имеет  и 

струйное течение. 

Струйные течения представляют научный и практический интерес. В 1944 г. Япония разработала 

и  осуществила  план  воздушных  налетов  на  США  через  Тихий  океан  с  использованием  струйных 

течений.  Было  запущено  более  10000  воздушных  шаров  с  зажигательными  бомбами.  Специальные 

устройства автоматически поддерживали нужную высоту полета шаров. Но лишь 10% их достигли 

цели,  и  ущерб  от  них  для  США  оказался  незначительным.  А  самолеты  ВВС  США,  летавшие  на 

высоте  12–13  км  на  запад,  в  Японию,  попадая  в  очень  сильное  струйное  течение, тормозившее  их 

движение, нередко прерывали полет, сбрасывая бомбы в море, не выполнив задания. Особое значение 

для  авиации  струйные  течения  имеют  и  сейчас,  так  как  уменьшают  или  увеличивают  скорость 

полета; сильная турбулентность в них вызывает болтанку самолетов. Струйные течения переносят по 

земному шару примеси, в том числе продукты распада радиоактивных веществ. 

Прослеживаются основные черты динамической составляющей циркуляции и в приземном слое: 

так,  по  обе  стороны  от  экватора  существуют  пояса  повышенного  давления  динамического 

происхождения, от которых к экватору дуют ветры восточных направлений. Такое же направление, 

хотя  и  со  слабой  повторяемостью,  имеют  и  ветры  арктических  (антарктических)  областей.  В 

умеренных  и  субполярных  широтах  давление,  как  правило,  ниже,  чем  в  тропиках  и  высоких 

широтах; здесь наблюдается отчетливая тенденция западного переноса воздушных масс. 

Вместе  с  тем  у  Земли  на  планетарную  циркуляцию  атмосферы  существенное  влияние 

накладывает  подстилающая  поверхность  с  ее  неравномерным  распределением  суши  и  моря, 

океаническими течениями разной температуры и горными массивами. 

Итак, рассмотрим реальные ветровые потоки у поверхности Земли, которые имеют наибольшее 

значение для погоды, климата и природы Земли в целом. 

11.2. Циркуляция воздушных масс в экваториально-тропических широтах

Атмосферная  циркуляция  в  экваториальных  и  тропических  широтах  определяется 

расположенными  здесь  экваториальным  поясом  пониженного  давления,  тропическими-

субтропическими  постоянными  максимумами  над  океанами  и  сезонными  зимними  максимумами  и 

летними депрессиями над сушей. Циркуляция является весьма устойчивой, т. е. ее повторяемость в 

соответствующие сезоны года высока. Наиболее постоянными являются здесь 

пассаты 

(вероятно, от 

исп. 

viento  de  pasada 

– 

ветер,  благоприятствующий  переезду)  –  ветры  экваториальных  периферий 

субтропических океанических барических максимумов. Они дуют от тропиков к экватору в течение 

всего года. В северном полушарии они имеют преимущественно северо-восточное направление, а в 

южном  –  юго-восточное.  Скорость  пассатов  составляет  5–8  м/с.  Пассаты  –  потоки  тропического 

теплого, но относительно сухого воздуха, свойства которого формируются в результате его опускания 

и адиабатического нагревания в барических максимумах. Причем в них на высотах 1200 – 2000 м в 

результате оседания воздуха образуется инверсия сжатия, которая препятствует развитию конвекции. 

Поэтому  в  полосе  зарождения  и  развития  пассатов  выпадает  весьма  незначительное  количество 

осадков,  за  исключением  наветренных  склонов  гор  вдоль  восточных  побережий  материков, 

омываемых теплыми течениями. Лишь в зоне сходимости пассатов северного и южного полушарий 

формируется  так  называемая 

внутритропическая  зона  конвергенции 

(ВЗК),  где  сходящиеся  потоки 

очень теплого воздуха устремляются в верхние слои тропосферы и сильными восходящими струями 

разрушают пассатную инверсию. Развивается мощная конвекция – вплоть до тропопаузы, образуются 

кучевые  и  кучево-дождевые  облака,  из  которых  выпадают  обильные  ливневые  дожди.  Над  зоной 

ВЗК,  где  влияние  силы  Кориолиса  отсутствует,  формируется  струйное  течение,  которое,  как  и 

пассаты, имеет восточное направление. 

По периферии ВЗК, в полосе пассатов, в конце лета соответствующего полушария, когда вода и 

воздух  над  ней  максимально  нагреты  (до  27  °С),  у  западных  берегов  материков  возникают 

тропические циклоны. 

Это атмосферные вихри малого диаметра (300–400 км) высотой до 12 км, в 

которых наблюдается мощный подъем нагретого влажного воздуха, сопровождающийся выделением 

огромного количества энергии. Из-за большого перепада давления внутри циклона им свойственны 

ураганные ветры до 300 км/ч, хотя скорость их собственного перемещения невелика – всего 10–20 

км/ч.  Так  как  тропические  циклоны  возникают  в  полосе  пассатов,  то  траектория  их  движения 

определяется  общим  пассатным  переносом  воздушных  масс,  которым  присуща  параболическая 

форма: сначала в общем потоке пассатов циклоны движутся с востока на запад, потом у восточных 

берегов  материков  в  тропиках  в  соответствии  с  движением  воздушных  потоков  в  максимумах 

происходит  поворот  их  и  отклонение  к  умеренным  широтам.  При  этом  они  сохраняют  энергию 

неустойчивости, постепенно трансформируясь в циклоны внетропических широт. 

С  тропическими  циклонами  связаны  сильнейшее  волнение  и  катастрофы  судов  на  море  вдоль 

линии  их  перемещения,  опустошения  за  счет  ураганных  ветров  и  наводнений  на  низменных 

восточных тропических-субтропических побережьях (рис. 63). Им обычно присваивают собственные 

названия:  «Флора»,  «Джоан»,  «Жаннет»,  «Нэнси»  и  др.  Подобные  тайфуны  (от  кит. 

тайфын 

– 

большой ветер) в сентябре 2000 г. обрушились на Японию и Приморский край, вызвав сильнейшие 

наводнения и причинив крупный материальный ущерб. 

Рис. 63. Основные пути тропических циклонов (по X. П. Погосяну) 

Рис. 64. Распределение муссонных областей по земному шару (по С. П. Хромову) 

Другими  характерными  ветрами,  определяющими  циркуляцию  атмосферы  в  экваториально-

тропических  широтах,  являются 

муссоны  экваториально-тропических  широт 

(фр. 

mousson 

от 

арабск. 

маусим 

– 

время года). Они возникают из-за разного нагрева северного и южного полушарий 

по  сезонам  года  и  соответственно  смещения  вслед  за  Солнцем  через  экватор  экваториальной  зоны 

низкого  давления.  Вследствие  этого  происходит  резкое  изменение  направления  барических 

градиентов  и  преобладающих  ветров  между  субтропическими  максимумами  и  экваториальной 

депрессией. Экваториально-тропические муссоны развиты в основном между 15° с.ш. и 5° ю.ш. над 

материками,  например  в  Африке,  но  в  некоторых  случаях  охватывают  и  более  широкую  полосу, 

вплоть до тропиков (рис. 64).