ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 3924
Скачиваний: 10
25. постоянные, переменные, местные ветры, их влияние на погоду и климат.
На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении; на других планетах он является потоком свойственных этим планетам атмосферных газов. Сильнейшие ветры Солнечной системы наблюдаются на Нептуне и Сатурне. Солнечный ветер является потоком разрежённых газов от звезды, а планетарный ветер является потоком газов, отвечающих за дегазацию планетарной атмосферы в космическое пространство. Ветры, как правило, классифицируют по масштабам, скорости, видам сил, которые их вызывают, местам распространения и воздействию на окружающую среду.
Ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Продолжительность ветра также сильно варьируется: некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры — муссоны — имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.
Ветры всегда влияли на человеческую цивилизацию, они вдохновляли на мифологические рассказы, влияли на исторические действия, расширяли диапазон торговли, культурного развития и войн, поставляли энергию для разнообразных механизмов производства энергии и отдыха. Благодаря парусным суднам, которые плыли за счет ветра, впервые появилась возможность преодолевать большие расстояния по морям и океанам. Воздушные шары, которые тоже двигались с помощью ветра, впервые позволили отправляться в воздушные путешествия, а современные летательные аппараты используют ветер для увеличения подъемной силы и экономии топлива. Однако, ветры могут быть и небезопасными, так градиентные колебания ветра могут вызвать потерю контроля над самолетом, быстрые ветры, а также вызванные ими большие волны, на больших водоемах часто приводят к разрушению штучных построек, а в некоторых случаях ветры способны увеличивать масштабы пожара.
Панорама эоловых столбов в национальном парке Брайс каньон (Юта).
Ветры могут влиять и на формирование рельефа, вызывая эоловые отложения, которые формируют различные виды грунтов (например, лёсс) или эрозию. Они могут переносить пески и пыль из пустынь на большие расстояния. Ветры разносят семена растений и помогают передвижению летающих животных, которые приводят к расширению видов на новой территории. Связанные с ветром явления разнообразными способами влияют на живую природу.
Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.
Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное[2] направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.
В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него. Так, при охоте на животное с острым нюхом к нему подходят с подветренной стороны[3] — во избежание распространения запаха от охотника в сторону животного.
Вертикальное движение воздуха называется восходящим или нисходящим потоком.
Интенсивность толового процесса зависит от типа и скорости ветра. Перемещение воздушных масс происходит в основном параллельно поверхности земли. Ветер переносит обломочный материал на большие пространства. Чем больше скорость ветра, тем значительнее производимая им работа: 3-4 бальный ветер (скорость 4,4-6,7 м/с) несёт пыль, 5-7 бальный (9,3-15,5 м/с) – песок, а 8 бальный (18,9 м/с) – гравий. Во время сильных бурь и ураганов (скорость 22,6-58,6 м/с) могут передвигаться и переноситься мелкие камешки и галька.
местные ветры — ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории.
К местным ветрам относятся бриз, меняющий своё направление дважды в сутки, горно-долинные ветры, бора, фён, суховей, самум и многие другие.
Возникновение местных ветров связано главным образом с разностью температурных условий над крупными водоемами (бризы) или горами, их простиранием относительно общих циркуляционных потоков и расположением горных долин (фен, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин).
Переменные ветры меняют свое направление. Таковы уже известные вам брызги (с французской "Бриз" - легкий ветер). Они изменяют свое направление дважды в сутки (Днем и ночью). Брызги возникают не только на побережьях морей, но и на берегах крупных озер и рек. Однако они охватывают лишь узкую полоску побережья, проникая в глубь суши или моря на несколько километров.
Муссоны образуются так же, как и бризы. Но они меняют свое направление дважды в год по сезонам (летом и зимой).
Постоянные ветры дуют в одном направлении в течение года. Их образования связано с поясами высокого и низкого давления на Земле.
Пассаты - ветры, что в течение всего года дуют от поясов высокого давления вблизи 30-х тропических широт каждого полушария до пояса низкого давления на экваторе. Под влиянием вращения Земли вокруг оси они направлены не прямо к экватору, а отклоняются и дуют с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока - в Южной. Пассаты, отличаются равномерной скоростью и удивительным постоянством, были любимыми ветрами мореплавателей.
Ветер воздействует также и на водную поверхность, благодаря чему образуются волны и течения.
26 Воздушные массы, их свойства и распространение. Фронты
Воздушные массы — большие объёмы воздуха в нижней части земной атмосферы — тропосфере, имеющие горизонтальные размеры во много сотен или несколько тысяч километров и вертикальные размеры в несколько километров, характеризующиеся примерной однородностью температуры и влагосодержания по горизонтали.
Очагами формирования воздушных масс обычно бывают регионы, где воздух опускается, а затем распространяется в горизонтальном направлении — этому требованию отвечают антициклонические системы. Антициклоны чаще, чем циклоны, бывают малоподвижными, поэтому формирование воздушных масс обычно и происходит в обширных малоподвижных (квазистационарных) антициклонах. Кроме того, требованиям очага отвечают малоподвижные и размытые термические депрессии, возникающие над нагретыми участками суши. Наконец, формирование полярного воздуха происходит частично в верхних слоях атмосферы в малоподвижных, обширных и глубоких центральных циклонах в высоких широтах. В этих барических системах происходит трансформация (превращение) тропического воздуха, втянутого в высокие широты в верхних слоях тропосферы, в умеренный воздух.
Различают четыре основные географические типы воздушных масс, которые охватывают всю тропосферу Земли Это массы арктического (антарктического), умеренного, тропического и экваториального воздуха. За исключением последнего, в каждом из них выделяют еще морские и континентальные разновидности, которые формируются в соответствии над сушей и океаном.
Полярный (арктический и антарктический) воздух формируется над ледяными поверхностями полярных районов и характеризуется низкими температурами, малым содержанием влаги и хорошей прозрачностью Вторжение зимой континентального арктического воздуха в умеренные широты сопровождается сильными морозами. Морское арктический воздух, формирующийся над океаном в приполярных районах, свободных ото льда, отличается большим содержанием влаги и несколько выше температурой.
Умеренный воздух значительно лучше прогрет, он отмечается летом повышенным содержанием влаги, особенно над океаном. Преобладающими здесь западными ветрами и циклонами морское умеренный воздух переносится далеко в глубину материков, нередко сопровождая свой путь осадками. Континентальный умеренный воздух зимой сильно охлаждается, и погода в нем стойка, ясная, морозная.
Тропический воздух характеризуется в целом высокими температурами. Но если над морем он одновременно еще и очень влажный, то над сушей, наоборот, чрезвычайно сухое и пыльное. Поскольку тропический воздух форму уеться в барических максимумах, оно иногда отсюда распространяется в умеренные и экваториальные широты, где атмосферное давление ниже.
Экваториальный воздуха отмечается постоянными высокими температурами и повышенным содержанием влаги как над океаном, так и над сушей В послеполуденный время здесь частые ливневые дожди.
Воздушные массы с различными температурами и влажностью постоянно перемещаются и на узком пространстве встречаются между собой Условная поверхность, разделяющая воздушные массы, называется атмосферным фронтом. При пересечении этой воображаемой поверхности с земной поверхностью образуется так называемая линия атмосферного фронту.
Поверхность, разделяющая арктический (антарктический) и умеренный воздух, называется соответственно арктическим и антарктическим фронтами Воздух умеренных широт и тропиков разделяет полярный фронт. Поскольку плотность теплого воздуха меньше, чем плотность холодного, то фронт является наклонной плоскости, которая всегда имеет наклон в сторону холодного воздуха под очень малым углом (меньше 1 °) к поверхности земли Холодный воздух, как более густое при встрече с теплым будто подплывает под него и поднимает его вверх, вызывая образование облаков.
Встретившись, различные воздушные массы продолжают двигаться в сторону массы, перемещалась с большей скоростью Одновременно изменяется положение и фронтальной поверхности, разделяющей эти массы воздуха зависимости от направления движения фронтальной поверхности различают холодные и теплые фронты Когда наступающее холодный воздух движется быстрее отступающего теплого, атмосферный фронт называется холодным После прохождения холодного фронта атмосферное давление растет, а влажность воздуха снижается Когда теплый воздух наступает и фронт перемещается в сторону низких температур, фронт называется теплым При прохождении теплого фронта наступает потепление, давление снижается, а температура повышается.
Фронты имеют большое значение для погоды, так как вблизи них образуются облака и часто выпадают осадки В местах встречи теплого и холодного воздуха зарождаются и развиваются циклоны, погода становится не устойчивой Зная расположение атмосферных фронтов, направления и скорости их передвижения, а также имея метеорологические данные, характеризующие воздушные массы, составляют прогнозы погоды.
В атмосфере постоянно создаются такие условия, когда две воздушные массы с разными свойствами располагаются одна подле другой и при этом разделены узкой переходной зоной — фронтом. В зоне фронта, при переходе от одной воздушной массы к другой, температура, ветра и влажность воздуха более или менее резко меняются.
В главе второй говорилось о главных фронтах в атмосфере, разделяющих воздушные массы основных географических типов. Рассмотрим теперь основные свойства фронтов.
Зона фронта всегда имеет какую-то ширину в горизонтальном направлении и какую-то толщину по вертикали. Однако и ширина, и толщина фронта очень невелики в сравнении с размерами разделяемых им воздушных масс. Поэтому, идеализируя действительные условия, можно представлять фронт как поверхность раздела между воздушными массами. В пересечении с земной поверхностью фронтальная поверхность, очевидно, образует линию фронта, которую также кратко называют фронтом. При такой идеализации можно рассматривать фронт также и как поверхность разрыва, понимая под этим, что температура и некоторые другие метеорологические элементы резко меняются в зоне фронта.
Очень важно то обстоятельство, что фронтальные поверхности проходят в атмосфере наклонно (рис. 4.28). Если бы обе воздушные массы были неподвижными, поверхность фронта между ними проходила бы горизонтально, параллельно горизонтальным же изобарическим поверхностям; теплый воздух лежал бы при этом над холодным. Но, поскольку воздушные массы движутся, поверхность фронта может существовать и сохраняться только при условии, что она наклонена к поверхности уровня и, стало быть, к уровню моря. При этом угол наклона зависит от скоростей, ускорений и температур воздушных масс, а также от географической широты и от ускорения силы тяжести. Теория и опыт показывают, что углы наклона фронтальных поверхностей к земной поверхности очень малы, порядка угловых минут. Тангенс угла наклона называют просто наклоном фронта. Он имеет порядок величины от 0,01 до 0,001. Таким образом, фронты проходят в атмосфере очень полого. При удалении от линии фронта на несколько сотен километров фронтальная поверхность окажется всего на высоте нескольких километров. Но все же очень важно, что воздушные массы, разделяемые такой поверхностью, располагаются не только одна рядом с другой, но и одна над другой. При этом холодный воздух лежит под теплым воздухом в виде узкого клина.
27. общая циркуляция воздушных масс в тропосфере
Большие массы воздуха в тропосфере, соизмеримые по размерам с материком или океаном и обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью, содержанием пыли и т.п.), называются воздушными массами. Они простираются вверх на несколько километров, достигая границ тропосферы.
Воздушные массы перемещаются из одних районов земного шара в другие, определяя климат и погоду на данной территории. Каждая воздушная масса обладает свойствами, характерными для района, над которым она сформировалась. Перемещаясь на другие территории, она несёт с собой свой режим погоды. Но проходя над территорией с иными свойствами, воздушные массы постепенно изменяются, трансформируются, приобретая новые качества.