Область пониженного давления в атмосфере — это что такое? Как и где формируется область пониженного давления?

Воздушные массы постоянно циркулируют в атмосфере. Их названия соответственны тому месту на карте, где они были образованы. Воздушные массы бывают континентальные (образовываются над сушей) и морские (образовываются над водной поверхностью). Они оказывают давление на поверхность земли и на всех населяющих ее существ. Это воздействие имеет разную силу. Область пониженного давления в атмосфере — это шторм или циклон. Однако это касается измерений на поверхности, соотносимой с уровнем моря. В горах областью пониженного давления характеризуется нормальное состояние атмосферы. Это обычное явление здесь.

Атмосферное давление

Область пониженного давления в атмосфере — это относительный показатель.

Благодаря этому понятие областей пониженного атмосферного давления рассматривается с точки зрения показателя и окружающих воздушных масс. Для каждой местности, где были они сформированы, определяют характерные особенности, влияющие на циркуляцию. Определение погоды в том или ином регионе всегда соотносится с исследованиями всех природных явлений, возникающих в регионе.

Атмосферное давление и схема общей циркуляции атмосферы

Детский сад.Ру >> Электронная библиотека >> Проф. А.А. Крубер «Общее землеведение»
Государственно учебно-педагогическое издательство, Москва — Ленинград, 1938 г. OCR Detskiysad.Ru Публикуется с небольшими сокращениями

Средние нормальные температуры не дают полного понятия о термических условиях того или другого места, так как температура постоянно изменяется в зависимости от ветров, облачности, выпадения осадков и т. д. В частности ветер является как бы носителем погоды, обусловливая ее изменчивость. Направление и сила ветра, в свою очередь, зависят от воздушного давления. Ветры бывают тем сильнее, чем больше разница атмосферного давления между двумя поясами или соприкасающимися местностями. Если в одном пункте давление больше, а в другом меньше, то ветер всегда дует из места большего давления в место меньшего давления, причем сила ветра находится в зависимости от разности давления между этими двумя пунктами. Эту разность давления следует исчислять на определенную какую-нибудь единицу расстояния. За единицу расстояния принимают градус меридиана-111 км. Изменение давления, рассчитанное на 111 км, считая по направлению нормали к изобаре в-сторону убывающего давления, называется градиентом давления. (Изобарами называются линии, соединяющие на карте места с одинаковым давлением, приведенным к уровню моря.) Чем больше градиент, тем сильнее ветер. Закон, по которому скорость ветра пропорциональна градиенту, называется законом Стефенсона. Кроме того, надо иметь в виду при рассмотрении направления ветра влияние, которое оказывает на движение воздуха вращение земли. Вращение земли, независимо от того, в каком направлении движется какое-либо тело — в меридиональном, широтном или каком-нибудь другом,- всегда оказывает влияние на это движение. На воздух оно влияет в большей степени, чем на воду, потому что воздух представляет менее инертную массу. Вследствие вращения земли всякое движущееся тело, а следовательно и воздух, в северном полушарии отклоняется вправо, а в южном — влево от первоначального направления движения. Этот закон отклонения назван по имени ученого законом Кориолиса. Переходя теперь к рассмотрению распределения атмосферного давления на земной поверхности, мы должны отметить, что оно обуславливается прежде всего условиями распределения температуры, но, кроме этого, зависит также от механических или динамических причин. Для объяснения связи между температурой, с одной стороны, и давлением и направлением ветра, с другой, может служить прилагаемый здесь чертеж. Представим себе, что можно при посредстве какой-нибудь перегородки изолировать две колонны воздуха так, чтобы между ними не мог происходить никакой обмен; представим далее, что воздух в одной колонне подвергается нагреванию, в другой — охлажден. Так как теплый воздух расширяется, то в колонне теплого воздуха определенное давление будет существовать всюду на большей высоте, чем в колонне холодного воздуха по другую сторону от перегородки, и только на поверхности земли давление будет одинаково. С поднятием в атмосфере давление будет падать, причем в теплой половине, вследствие меньшей плотности нагретого воздуха, уменьшение давления происходит медленнее, чем в холодной, отчего одинаковые изобарические поверхности, т. е. поверхности одинакового давления, и расположатся в первой колонне выше, чем во второй. Если мы теперь устраним перегородку, то создадутся условия, наблюдаемые в природе. Так как давление в нагретой половине па-верху больше, чем в холодной, то воздух будет стремиться стекать из теплой половины в холодную, и изобарические поверхности первоначально будут все наклонены в сторону движения. Таким образом, если нагревание в правой половине продолжается, то воздух в ней вследствие этого будет постоянно подниматься кверху и в верхних слоях стекать налево. В левой половине масса воздуха увеличится, а вместе с тем возрастет и давление внизу. Здесь охлажденный воздух начнет опускаться. Так как теперь внизу в холодной колонне давление выше, то нижние изобарические поверхности будут наклонены в обратную сторону, т. е. слева направо, и воздух в нижних слоях будет двигаться согласно наклону изобарических поверхностей слева направо. В конце концов получится замкнутый круговорот воздуха, который будет существовать до тех пор, пока не устранится различие в температурах обеих колонн воздуха. Эти предварительные замечания о ветрах нам понадобятся для изучения распределения ветров и давления на земном шаре. Сначала представим себе для простоты гомогенный неподвижный земной шар и допустим, что вся поверхность земного шара покрыта водой. Тогда нагревание будет зависеть, главным образом, от широты, и около экватора будет наиболее жаркая зона, а у полюсов наиболее холодная. Вследствие нагревания воздух будет подниматься над экватором и отсюда стекать в верхних слоях к полюсам, где соответствующая изобарическая поверхность, по причине большей плотности воздуха, расположена ниже. Вследствие этого давление на экваторе у поверхности земли уменьшится, а на полюсах возрастет. Это, в свою очередь, вызовет у поверхности земли в нижних слоях воздуха ветер с севера на юг в северном полушарии и с юга на север в южном полушарии, потому что от мест с большим давлением, от полюсов, воздух будет стекать к экватору, где давление меньше. Таким образом, в нижних слоях мы должны были бы ожидать существования ветров от полюсов к экватору (т. е. северного в северном полушарии и южного в южном полушарии), в верхних — ветров обратного направления, от экватора к полюсам (т. е. южного в северном и северного в южном полушарии), у экватора, кроме того, воздух постоянно поднимается, а у полюсов опускается и таким образом замыкает круговорот. Наибольшее давление должно было бы быть у полюсов, а наименьшее — у экватора. Посмотрим, как распределено в действительности давление. Оказывается, что не совсем так. На экваторе мы имеем, действительно, область низкого давления; области высокого давления расположены в широтах, которые можно назвать подтропическими (между 30-35° с. ш. и 30-25° ю. ш.). Под широтой 66° в северном полушарии находится область низкого давления, откуда давление несколько повышается к полюсу. В южном полушарии давление в высоких широтах еще более низкое, но точное положение депрессии (минимума) определить затруднительно, так как там в этих широтах простирается непрерывный океан и продолжительных наблюдений не производилось. На Антарктиде располагается слабый максимум. Таким образом, вместо одной барометрической депрессии па экваторе и двух областей высокого давления на полюсах оказывается в нижних слоях воздуха четыре области высокого давления и три депрессии. В более высоких слоях атмосферы (на высоте 2 или 4 км) наблюдается понижение давления от экватора к полюсам. В области менаду субтропическими максимумами — северным и южным — и экватором воздух стекает в нижних слоях к экватору, а в верхних слоях в обратном направлении — от экватора к этим субтропическим максимумам. Однако вследствие вращения земли воздух при своем движении в северном полушарии отклоняется вправо, а в южном — влево, и в нижних слоях вместо северного и южного ветров мы имеем северо-восточный и юго-восточный, а в верхних вместо южного — юго-западный и вместо северного — северо-западный ветры. Таким образом получается пояс пассатов, т. е. постоянных северо-восточных ветров в северном полушарии и юго-восточных в южном полушарии, а над ними дуют ветры обратного направления — антипассаты, существование которых доказано как прямыми, так и косвенными наблюдениями. Так, например, перистые облака, которые находятся на очень большой высоте, уносятся в сторону, обратную направлению пассатов; то же происходит с пеплом, выбрасываемым вулканами, например, пиком Тейде на острове Тенерифе (группа Канарских островов), Мауна-Лоа на Гавайских островах, которые находятся в этой области и подымаются на высоту около 4000 м. Между двумя поясами пассатов существует небольшая зона, градусов в 10, где преобладает низкое давление и господствует безветрие слабые ветры. Эта полоса давно уже была известна мореплавателям, они боялись ее, когда не было пароходов и плавали на парусных судах. Это пояс затишья. В более высоких слоях в поясе затишья дуют постоянные восточные ветры, скорость которых быстро увеличивается с высотой. К северу от экватора этот верхний поток последовательно принимает направления: юго-восточное, далее южное и затем вплоть до самой северной границы пассата юго-западное и западо-юго-западное, обратное пассату, т. е., иными словами, переходит в антипассат. В южном полушарии соответствующие направления будут: северо-восточное, северное, северо-западное и западо-северо-западное. Теперь объясним, почему образовались субтропические барометрические максимумы и почему антипассаты не доходят до полюса, а между 30 — 35° с. ш. спускаются к поверхности, и начинается обратное движение к экватору. Причину этого прежде усматривали в том, что по направлению к полюсам параллельные круги уменьшаются; поэтому массы воздуха, которые стекают от экватора к полюсам, по мере своего движения, принуждены двигаться по все более узкому ложу, и поэтому они сдавливаются, оттесняются вниз, ближе к земле, и давление на поверхности увеличивается. Однако такое толкование не объясняет, почему давление достигает максимума именно под 30 — 35° с. ш., а не далее к северу. В настоящее время причину усматривают во вращении земли вокруг оси. Воздух вследствие этого отклоняется направо в северном полушарии, и отклонение это увеличивается с широтой. Поэтому воздух, который движется в северном полушарии от экватора к северу, сначала из южного направления переходит в юго-западное, затем в западо-юго-западное и, наконец, в западное. Приблизительно под 30 — 35° с. ш. воздух начинает вращаться вокруг земли с запада на восток. Скорость ветра, в свою очередь, зависит от градиента, т. е. чем больше разница в давлении, тем больше и скорость. Затем скорость обратно пропорциональна трению. Над морем скорость и отклонение более значительны, на суше скорость менее значительна, а в верхних слоях свободной атмосферы или на горах всего больше, потому что воздух здесь испытывает меньшее сопротивление при своем движении. Затем отклонение увеличивается с широтой. Когда воздух подходит к широте 30°, отклонение бывает настолько велико, что главная масса воздуха, вместо того чтобы продолжать. свой путь к северу, начинает вращаться вокруг земли и образует западный вихрь. Вновь прибывающие от экватора массы воздуха, получая здесь такое же направление движения, должны вызывать накопление воздуха, что и обусловливает образование постоянной области высокого давления. Накопление воздуха вверху обусловливает здесь нисходящий ток воздуха, причем опускающиеся массы воздуха поворачивают обратно к экватору и дают начало пассатам. В южном полушарии мы должны ожидать того же самого. Таким образом, повышение давления в широтах около 30° с. щ и 28° ю. ш. и возникновение субтропических максимумов зависят не от температуры, а обусловливаются динамическими причинами Далее к северу и к югу от субтропических максимумов воздух вследствие большого отклонения движется уже в преобладающем западном направлении. Схему воздушных течений на всем земном шаре можно изобразить таким образом. На экваторе воздух поднимается вследствие нагревания и в верхних слоях стекает к субтропическим максимумам давления. Это антипассаты. Здесь воздух опускается к поверхности, и часть его в виде пассатов возвращается назад к экватору, а другая часть движется по направлению к полюсам, причем здесь преобладают ветры западного направления (в северном полушарии юго-западные, а в южном — северо-западные). Однако в умеренных широтах циркуляция воздуха не отличается постоянством. У полюсов, где скопляются массы холодного и плотного воздуха, получается максимум давления, и здесь образуются ветры, направленные от полюсов,- северо-восточные в северном и юго-восточные в южном полушариях. Под широтой 60-65° в северном полушарии имеется граница раздела северо-восточных и юго-западных ветров. Границу эту называли полярным фронтом. Она имеет вид наклонной плоскости, которая, достигая земной поверхности около 60°, постепенно поднимается при приближении к полюсу. Поверхность полярного фронта представляет собой раздел теплых и холодных масс воздуха, которые тут соприкасаются и проникают друг в друга. В зависимости от прихода-расхода воздушных масс над полюсами поверхность полярного фронта, испытывая непрерывные волнообразные колебания, то передвигается к северу, то наступает на юг. В последнее время выяснилось, что теплые тропические и холодные арктические воздушные течения между собой непосредственно не соприкасаются. Между ними, приблизительно между 50-65°, находится зона воздуха умеренных широт. Норвежский метеоролог Бержерон дал детализированную схему общей циркуляции атмосферы, на которой вместо прежнего полярного фронта два фронта: один под широтой 45° — полярный (PF) и другой близ 70° — арктический (AF). Между этими фронтами расположен воздух умеренных широт (PL). Между широтами 45-55° преобладают северо-восточные ветры, несущие холодные массы воздуха в более южные широты, а к северу от 55° преобладают юго-западные сравнительно теплые проникающие до 70°. Общая схема циркуляции атмосферы, образом, значительно осложняется — в районах, где сходятся воздушные течения, образуются восходящие токи и возникают области пониженного давления (у экватора, близ 66 — 70° и около 45°). Области повышенного давления должны возникать в местах нисходящих токов, т е. у полюсов, в районе субтропических максимумов и близ 55° с. и ю. ш. Схема общей циркуляции атмосферы является именно схемой. В действительности распределение суши и моря, создающее весьма неравномерное нагревание земной поверхности, заставляет фронты сильно изгибаться и далеко отходить от указанных параллелей. Кроме того, в особенности над континентами, фронты испытывают временами большие возмущения, происходят значительные изгибы фронтов, сопровождающиеся прорывами масс теплого тропического воздуха в умеренные широты — в одних случаях и продвижениями холодных масс воздуха из Арктики, проникающими далеко на юг, — в других случаях. До сих пор мы рассматривали атмосферную циркуляцию, главным образом, при допущении однородной поверхности земного шара, но чередование суши и моря вносит изменение в распределение давления, а следовательно, и в направление ветров. Рассмотрим карту изобар за январь. В это время в северном полушарии зима, поверхность суши сильно охлаждена, и это охлаждение передается воздуху. Поэтому над континентами северного полушария находятся холодный плотный воздух и области высокого давления, которые, при посредстве субтропических областей высокого давления на океанах, образуют непрерывный пояс высокого давления вокруг всего северного полушария. В северных частях Атлантического и Тихого океанов, более теплых в это время, чем суша, наоборот, располагаются области низкого давления. Особенно низкий барометрический минимум наблюдается в северной части Атлантического океана — соответственно более высокой температуре воздуха над этим океаном. На океанах, в общем, распределение давления соответствует общей схеме, тогда как на континенте области высокого давления распространяются почти на всю их площадь, причем максимумы давления находятся не под 30°, а отодвинуты к северу. Особенно высоко давление (780 мм) в Азии, которая вследствие больших размеров и особенностей рельефа испытывает наибольшее материковое охлаждение. Нельзя не отметить соответствия между распределением давления и изаномалами, причем отрицательным изаномалам соответствует высокое давление, а положительным — низкое. Под экватором и в поясе затишья, согласно общей схеме, — всюду низкое давление. Что же касается южного полушария, где в январе — лето, то здесь на океанах ясно выражены субтропические области высокого давления, причем области высокого давления Индийского и Атлантического океанов почти сливаются друг с другом, так как Африка не простирается далеко на юг. В Австралии и в Южной Америке вследствие нагревания суши максимумы исчезли и заменились низким давлением. Южнее лежит непрерывный субполярный пояс низкого давления. Рассмотрим теперь июльские изобары. В июле в северном полушарии лето, поэтому материки северного полушария сильно нагреты, и на них располагаются области низкого давления, причем минимум в Азии очень низок — ниже 748 мм — и расположен на Иранском плоскогорье. Атлантический максимум охватывает западную часть Европы; субполярная область низкого давления охватывает все северное полушарие, по па море, где температура сравнительно с сушей невысока, минимум слабее. В южном полушарии, где в июле — зима, распределение соответствует вполне общей схеме, и субтропический максимум в виде кольца охватывает все южное полушарие. Южнее давление понижается к субполярному минимуму, а затем снова возрастает к полюсу. Рассмотрение схемы общей циркуляции атмосферы в северном полушарии обнаруживает, что у земной поверхности двигаются воздушные массы, сформировавшиеся в определенных географических условиях и получившие поэтому соответствующие свойства (температуру, влажность, запыленность и т. д.). Прежде всего можно выделить холодные арктические массы воздуха, двигающиеся из приполярного пространства. Прорывы арктического фронта приводят к распространению масс арктического воздуха в умеренных широтах, где они постепенно трансформируются, приобретая новые свойства (более высокую температуру и т. д.). Такие измененные арктические массы воздуха называются полярными. От субтропиков к северу двигаются теплые тропические массы воздуха. Наконец, к югу от субтропиков господствуют экваториальные массы воздуха. Таким образом, мы имеем четыре основных типа воздушных масс: 1) арктический воздух AL; 2) полярный воздух PL; 3) тропический воздух TL; 4) экваториальный воздух EL. Каждая из этих масс могла сформироваться или над морем, или над континентом. В соответствии с этим мы получаем воздух морской или континентальный. Переходные области между воздушными массами различного происхождения, так называемые «поверхности раздела», образуют фронты. Если теплый воздух надвигается на холодный, оттесняя его, фронт называется теплым. Если же холодный воздух двигается, вытесняя теплый, фронт будет холодным. Учение о воздушных массах возникло в 20-х годах текущего столетия и произвело переворот во взглядах на существо процессов, происходящих в тропосфере. В настоящее время невозможно рассматривать процессы, формирующие климат, игнорируя воздушные массы. При этом возможны два случая. Один тип процессов связан с одной воздушной массой, происходит внутри одной воздушной массы. Такие процессы можно назвать внутримассовыми. Другой тип связан со сменой воздушных масс различного происхождения, т. е. с прохождением фронта. Эти процессы называют фронтальными. Преобладание того или иного из этих типов существенным образом определяет особенности климата. К этому нужно прибавить свойственные областям высокого давления процессы опускания воздуха (нисходящие токи), а областям пониженного давления — процессы поднятия воздуха (восходящие токи).

Циркуляция воздуха

Образование областей пониженного атмосферного давления воздуха связано с процессом его циркуляции.

Она происходит из-за наклона земной оси и неоднородности прогрева планеты на экваторе и полюсах. Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется благодаря высоким температурам на экваторе. Он при нагреве расширяется и поднимается вверх. А учитывая тот факт, что на полюсах происходит обратное действие и возникает повышенное давление, происходит циркуляция воздушных масс.

Причем, если в одной области образовывается низкое давление, то в другой обязательно будет формироваться повышенное.

Определение циклона

Область пониженного давления в атмосфере — это циклон. Он проявляется в виде шторма или даже смерча. В центре циклона давление значительно ниже, чем по краям.

Если он образовался в северном полушарии, движение воздушных масс будет совершаться против циркуляции часовой стрелки. В южной стороне планеты — наоборот. Сила Кориолиса двигает циклон вправо, а в южном — влево.

Область пониженного атмосферного давления, где формируется смерч или шторм, располагается изначально над водной поверхностью. Поэтому такое явление природы приносит с собой дождливую, облачную погоду. Частые порывы ветра вызваны разницей давления в центре и периферии циклона. Область пониженного атмосферного давления воздуха формируется с летними дождями и похолоданием, а зимой — оттепелями и снегопадами. Воздух при этом движется от края циклона к его центру, где он поднимается и охлаждается.

Циклоны умеренных широт.

Циклоны умеренных широт менее опасны, они возникают преимущественно в зонах атмосферных фронтов, где встречаются две различные воздушные массы. В северном полушарии самые обширные циклоны обычно наблюдаются над акваториями Атлантического и Тихого океанов. Повторяемость их зависит от времени года и географического района. В среднем, в северном полушарии циклоны над европейской частью континента более часты зимой, над Азиатской – летом. Циклоны имеют диаметр порядка 2–3 тыс. км и более.

Погода в циклоне внетропических широт неоднородна: различают переднюю и тыловую части циклона, левую и правую – по отношению к направлению его движения. В передней части циклона преобладают сплошная слоистообразная облачность теплого фронта, обложные осадки с ветрами южной четверти горизонта. В тылу циклона, за холодным фронтом, погода отличается неустойчивостью, с выпадением осадков ливневого типа, порывистым ветром северо-западной и северной четвертей; облачность может быть с разрывами и даже с кратковременными прояснениями, а летом – конвективного типа. Левая (чаще всего северная) часть циклона характеризуется условиями погоды, которые можно назвать промежуточными между передней и тыловой частями циклона; преобладают ветры восточной и северо-восточной четверти, облака сплошные, осадки обложные, выпадающие с перерывами и постепенно переходящие в кратковременные ливневого типа. Правая южная часть циклона некоторый период его жизни является «теплым сектором» – она заполнена теплой воздушной массой, которая со временем вытесняется наверх. Здесь, в зависимости от сезона и типа воздушной массы, погода может быть разнообразной, но преимущественно без существенных осадков, с туманами или низкой тонкой слоистой облачностью, нередко безоблачная и всегда теплая, с ветрами южной и юго-западной четверти.

Механизм образования

Вихрь циклона принято называть «кольцом змеи». Его диаметр порой достигает нескольких тысяч километров.

Область пониженного давления воздуха формируется в умеренных широтах. Это происходит при столкновении теплых влажных воздушных потоков со стороны экватора с холодными сухими потоками с полюсов. Между этими противоположностями появляется граница, называемая фронтом. Холодный воздух немного оттесняет теплый слой. Его массы сталкиваются между собой. Начинается эллипсоидное движение. Захватывая близлежащие слои воздуха, циклон движется со скоростью до 50 км/ч. Периферия вращается быстрее, чем центр. В зависимости от расположения возникновения, случаются порой очень сильные шторма. Они несут разрушения порой невообразимых масштабов. Область пониженного давления в атмосфере — это смерч. В его центре наблюдается недостаток воздуха. Холодные ветра восполняют его. Теплые воздушные потоки вытесняется вверх, остывает, а влага конденсируется в виде осадков. Продолжительность жизни шторма разная и зависит от географии местности.

Антициклон

– область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре (на уровне моря 1050–1070 гПа). Поперечник антициклона – порядка тысяч километров. Антициклон характеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами.

В зависимости от географического района зарождения различают внетропические и субтропические антициклоны. Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов, практически это единый процесс. В одном районе создается дефицит массы, а в соседнем – избыток. Антициклоны занимают площади, сравнимые с размером материков, над которыми они лучше развиваются зимой,а над океанами – летом. В среднем, повторяемость антициклонов в 2,5–3 раза меньше, чем циклонов.

Годовой ход выражен довольно слабо, но подвижных антициклонов над континентами немного больше, чем над океанами. Есть районы, в которых антициклоны чаще всего становятся малоподвижными и существуют длительное время. От центра антициклона воздух оттекает во все стороны, что исключает возможность сближения и взаимодействия разнородных воздушных масс. В связи с нисходящими движениями воздуха в центральных частях антициклонов преобладает малооблачная погода. Однако при значительной влажности воздуха в холодную половину года в центральной части антициклона могут наблюдаться сплошные облака, а туманы наблюдаются как зимой, так и летом.

В каждом антициклоне погода существенно меняется в различных секторах. На окраинах антициклонов условия погоды, в общих чертах, сходны с условиями погоды в примыкающих секторах соседних циклонов.

Северная окраина антициклона обычно непосредственно связана с теплым сектором соседнего циклона. Здесь в холодное полугодие часто наблюдается сплошная облачность, иногда идут слабые осадки. Нередко отмечаются туманы. Летом в этом секторе антициклона облачность небольшая, в дневные часы могут развиваться кучевые облака.

Западная окраина антициклона примыкает к передней части области низкого давления. В холодное полугодие в этой части антициклона часто отмечаются слоисто-кучевые облака, из которых выпадают слабые осадки. Зона осадков довольно обширная и перемещается вдоль изобар, огибая антициклон по часовой стрелке и претерпевая некоторые изменения. Летом на западной окраине антициклона при высокой температуре воздуха и значительной влажности нередко развиваются кучевые облака и гремят грозы.

Южная окраина антициклона примыкает к северной части циклона. Здесь нередко наблюдаются слоистые облака, из которых зимой выпадают осадки. В этой части антициклона создаются большие перепады давления, поэтому нередко усиливается ветер и возникают метели.

Восточная окраина антициклона граничит с тыловой частью циклона. Летом при неустойчивой воздушной массе в дневные часы здесь образуются облака кучевых форм, выпадают ливневые дожди и гремят грозы. Зимой может наблюдаться безоблачная погода или не сплошная слоистая облачность.

В разных антициклонах наблюдаются значительные различия в погоде, что обусловливается в каждом случае свойствами воздушных масс и зависит от сезона. Поэтому для прогноза погоды свойства каждого антициклона исследуется индивидуально.

Цунами – длинные морские волны, образующиеся в океанах и морях под действием землетрясений, вулканических извержений, а также в результате резкого перепада атмосферного давления, либо при падении с берега в воду масс грунта и льда.

Основным районом, где возникает цунами, является Тихий океан. Из 400 действующих сегодня на земле вулканов 330 расположены в бассейне Тихого океана, здесь наблюдается более 80% всех землетрясений.

«Цунами» в переводе с японского языка означает «волна в гавани». И хотя этот перевод звучит несколько экзотически и носит описательный характер, указанный термин как нельзя лучше характеризует суть явления. Основная природа возникновения цунами – сейсмическая. В участках земной коры, находящихся под дном океана, происходят разрывы, проявляющиеся в виде землетрясений. В случаях, когда эпицентр землетрясений располагается на глубине более 50 км, цунами, как правило, не образуется. Существует и иная трактовка причин образования цунами – это извержение наземных и подводных вулканов. Иногда возникают цунами метеорологического происхождения. Такие «метеоцунами» связаны с выходами на морские акватории тайфунов и ураганов.

Тропический вихрь

Вихри тропических широт гораздо сильнее образующихся в умеренных широтах циклонов.

Эта статья перенесена сюда!

Ветер – горизонтальное перемещение воздушных масс. Движение воздушных масс обусловлено особенностями барического поля в пределах которого наблюдается различное атмосферное давление.

Между температурой воздуха и атмосферным давлением существует следующая зависимость: чем выше tº, тем ниже атмосферное давление или чем ниже tº, тем выше атмосферное давление.

При нагревании воздуха, происходит его расширение, то есть увеличение объема и, как следствие, уменьшение веса единицы объема (за нее принят 1 кубический метр). При охлаждении воздуха наблюдается его уплотнения, вес единицы объема увеличивается.

Температура воздуха изменяется поширотно. Поэтому атмосферное давление, также изменяется поширотно.

В экваториальной полосе круглый год наблюдается очень большой приток солнечной энергии к земной поверхности — сильное ее нагревание — устойчивая высокая среднегодовая температура воздуха — низкое атмосферное давление. Экваториальный пояс пониженного атмосферного давления получил название экваториальная депрессия или экваториальный min.

В приполюсных областях полгода притока солнечной энергии вовсе не наблюдается, а другие полгода ее величина очень маленькая — земная поверхность охлаждена — температуры атмосферного воздуха очень низкие — воздух плотный, тяжелый — формируется область высокого атмосферного давления. Это область полярных антициклонов или max атмосферного давления. И экваториальный min и полярные max имеют термическое происхождение.

Температура воздуха помимо широты места зависит и от характера поверхности (вода или суша).

На побережьях крупных водоемов наблюдается разница атмосферного давления в течение суток:

• днем суша прогрета лучше водной массы — tº воздуха над сушей выше, чем над водой — перемещение воздушных масс с водоема на сушу;
• ночью суша остывает быстрее чем вода — tº воздуха на суше ниже, а атмосферное давление выше — ветер с суши в сторону водоема.

Таким образом, в течение суток направление ветра меняется 2 раза. Этот ветер получил название бриз.

Схема бриза

На побережьях океанов, наблюдается сезонная разница атмосферного давления:

• летом суша прогрета лучше водной массы — tº воздуха над ней выше, а атмосферное давление ниже — ветер с океана на сушу;
• зимой водная масса остывает медленнее — tº воздуха над океаном выше, атмосферное давление ниже — ветер с суши в сторону океана.

В течение года направление ветра меняется 2 раза. Этот ветер получил название муссон. Эти ветры наиболее характерны для восточных побережий материков. Ярче всего они выражены на Тихоокеанском побережье Азии.

При нагревании воздуха происходит увеличение его объема и, как следствие, возникают конвективные, т.е. восходящие, потоки воздуха. Другими словами, в областях пониженного атмосферного давления наблюдается восходящее движение воздуха.

При охлаждении воздуха объем воздуха уменьшается и воздух устремляется вниз, т.е. для областей повышенного атмосферного давления характерно нисходящее движение воздуха.

Свободно перемещающиеся в горизонтальном направлении воздушные массы испытывают воздействие силы Кориолиса (центробежная сила, возникающая из-за вращения Земли вокруг своей оси).

Под ее действием происходит разворот (отклонение) воздушных масс от направления их перемещения – в северном полушарии вправо, в южном полушарии – влево.

Схема распределения давления и ветров на земном шаре

В области пониженного давления над экватором хорошо нагретые воздушные массы поднимаются (конвективные токи) и на высоте растекаются в сторону полюсов.

Оттекающие, на высоте, от области экваториального min воздушные массы испытывают воздействие силы Кориолиса, которая их начинает разворачивать и к 30-й параллели в каждом полушарии отклоняет их от первоначального направления на 90º, тем самым их перемещение происходит с запада на восток и они начинают вращаться вокруг нашей планеты. Так долго происходить не может. Постоянный приток воздуха от экватора и невозможность продвигаться в сторону полюсов вынуждает воздушные массы опускаться вниз,

создавая у поверхности область высокого атмосферного давления, которая получила название – область повышенного атмосферного давления над 30º или субтропический динамический антициклон (max).

Из этой области повышенного атмосферного давления воздух (воздушные массы) растекаются в обе стороны: к экватору и в сторону полюсов.

Перемещение воздушных масс из области высокого атмосферного давления над 30-ыми широтами в область низкого атмосферного давления над экватором называют – пассатом.

Пассат – это постоянный ветер, сохраняющий свое направление в течение всего года. Направление пассата в северном полушарии – северо-восточное, в южном – юго-восточное (результат отклоняющего действия силы Кориолиса).

Из областей повышенного атмосферного давления над 30-ыми параллелями в обоих полушариях воздушные массы оттекают и в сторону полюсов. На направление их движение также оказывает влияние сила Кориолиса и к 40-50-м широтам воздушные массы начинают двигаться в западно-восточном направлении так образуется постоянный ветер умеренного пояса Западный перенос.

Из области высокого атмосферного давления над полюсами оттекают воздушные массы. Под действием силы Кориолиса направление их движения в северном полушарии – северо-восточное, в южном – юго-восточное (св/юв). Это постоянные веры высоких широт.

Область низкого давления над экватором лучше выражена над материками, хотя наблюдается и над океанами.

Область высокого давления над 30о лучше выражена над океанами, ее центры получили свои собственные названия: Северо-Атлантический или Азорский max, Северо-Тихоокеанский или Гавайский max, Южно-Атлантический max, Южно-Тихоокеанский max, Южно-Индийский max. Пояса повышенного давления 30-х широт прослеживаются и над материками, четче в зимний период.

Характер циркуляции (горизонтальное и вертикальное движение воздушных масс) между экватором и тропиками доказано инструментально. А в умеренных и высоких широтах движение воздуха в высоких слоях тропосферы не отличается четко выраженным постоянством.

Области низкого атмосферного давления в умеренных широтах (40º – 50º с/ю ш.) четко выражены только в северном полушарии. Причем их образование связано с кольцами теплых океанических течений у о. Исландия (Исландский min) и у Алеутских островов (Алеутский min).

Планетарные области повышенного и пониженного атмосферного давления в течение года смещаются вслед за зенитальным положением Солнца. В июне, когда Солнце стоит в зените над северным тропиком, все пояса атмосферного давления смещается к северу, а в январе к югу. Поэтому возникают широтные пояса, где в течение года меняется характер воздушных потоков – это так называемые переходные пояса: субэкваториальные, субтропические, субарктический и субантарктический.

Субэкваториальная зона циркуляции наблюдается приблизительно между 5º и 19º северного и южного полушарий.

Летом соответствующего полушария экваториальная депрессия будет располагаться в районе 5º широты этого полушария, кроме, того все полушарие будет прогрето лучше, вследствие этого возникает разница атмосферного давления между полушариями и пассаты из другого полушария переходят через экватор.

Перешедшие в чужое полушарие пассаты получают название экваториальный муссон, а сила Кориолиса меняет их направление: с с-в на с-з, с ю-в на ю-з. Экваториальный муссон это ветер летнего сезона данного полушария.

Субтропическая зона циркуляции наблюдается приблизительно ме жду 30º и 40º широты в каждом полушарии.

Летом своего полушария в эту зону смещается центральная область субтропического антициклона, с ярко выраженными нисходящими токами воздуха. Зимой эта зона оказывается под воздействием западных ветров.

Субарктическая/субантарктическая циркуляционная зона (70-60º с/ю.ш.). Летом это зона оказывается под влиянием западных ветров, а зимой – постоянных ветров полярных областей (с-в в северном полушарии и ю-в в южном полушарии).

Прямое воздействие самих ветров в целом на климатические условия незначительно. Важнее их косвенное влияние – это характер воздушных масс, переносимых воздушными течениями.

Литература

1. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.

Еще статьи об атмосферном давлении

Виды циклонов

Область пониженного атмосферного давления воздуха бывает различной силы. Различают 4 типа циклонов:

• Возмущение, которое характеризуется движением воздуха со скоростью не более 17 м/с.
• Депрессия — скорость находится в диапазоне 17-20 м/с.
• Штормом называю циклон, центр которого движется до 38 м/с.
• Если движение «глаза бури» превышает 39 м/с, это уже ураган.

Это общепринятая классификация. Природа порой подбрасывает человечеству «сюрпризы» в виде непредвиденных по силе в нехарактерных широтах бурь. Например, в 1999 г. Западню Европу потряс мощный ураган «Лотарь». Метеорологи его не смогли предвидеть, так как его чудовищная сила привела к зашкаливанию датчиков. Некоторые из них даже не сработали.

Более 70 человек погибли из-за разбушевавшейся стихии.

Тропические циклоны.

Родина тропических вихрей – океанские просторы в приэкваториальной области примерно между 10–15° северной и южной широт, их диаметр – несколько сотен километров, а высота – от 5 до 15 км. Тропические циклоны могут возникать в любое время года в тропических частях всех океанов, за исключением юго-восточной части Тихого океана и южной части Атлантики. Наиболее часто (в 87% случаев) тропические циклоны возникают между широтами 5° и 20°. В более высоких широтах они возникают лишь в 13% случаев. Никогда не отмечалось возникновение циклонов севернее 35° северной широты и южнее 22° южной широты. Тропические циклоны, достигшие значительной интенсивности, в каждом районе имеют свое название. В восточной части Тихого океана и в Атлантике их называют ураганами (от испанского слова «уракан» или английского «харикейн»), в странах полуострова Индостан – циклонами или штормами, на Дальнем Востоке – тайфунами (от китайского слова «тай», что означает сильный ветер). Есть и менее распространенные местные названия: «вилли-вилли» – в Австралии, «вилли-вау» – в Океании и «багио» – на Филиппинах. Тайфунам Тихого океана и ураганам Атлантики присваивают имена согласно установленным спискам. Для тайфунов используются четыре списка имен, для ураганов установлен один. Каждому тайфуну или урагану, образовавшемуся в данном календарном году, кроме имени присваивается порядковый номер двухзначная цифра года: например, 0115, что означает пятнадцатый по счету номер тайфуна в 2001.

Чаще всего они образуются в северной части тропической зоны Тихого океана: здесь, в среднем, за год прослеживается около 30 циклонов. В умеренные широты тропические циклоны выходят в период с конца июня по начало октября, а наиболее активны в августе-октябре. Отличительной особенностью циклонов этой группы является то, что они термически однородны (т.е. нет температурных контрастов между различными частями вихря), в них сосредоточено колоссальное количество энергии, они приносят с собой штормовые ветры и сильные осадки.

Тропические циклоны образуются там, где наблюдается высокая температура поверхности воды (выше 26°), а разность температур вода-воздух более 2°. Это приводит к усилению испарения, увеличению запасов влаги в воздухе, что, в известной степени, определяет накопление тепловой энергии в атмосфере и способствует вертикальному подъему воздуха. Появляющаяся мощная тяга увлекает все новые и новые объемы воздуха, нагревшиеся и увлажнившиеся над водной поверхностью. Вращение Земли придает подъему воздуха вихревое движение, и вихрь становится подобным гигантскому волчку, энергия которого грандиозна. Центральную часть воронки называют «глазом бури». Это феноменальное явление, которое поражает особенностями своего «поведения». Когда глаз бури хорошо выражен, на его границе осадки внезапно прекращаются, небо проясняется, а ветер значительно ослабевает, иногда до штиля. Форма глаза бури может быть самой разной, она постоянно меняется. Иногда встречается даже двойной глаз. Средний диаметр глаза бури в хорошо развитых циклонах равен 10–25 км, а в разрушительных он составляет 60–70 км.

Тропические циклоны в зависимости от их интенсивности:

1. Тропическое возмущение – скорости ветра небольшие (менее 17 м/с).

2. Тропическая депрессия – скорость ветра достигает 17–20 м/с.

3. Тропический шторм – скорость ветра до 38 м/с.

4. Тайфун (ураган) – скорость ветра превышает 39 м/с.

В жизненном цикле тропического циклона выделяют четыре стадии:

1. Стадия формирования. Начинается с появления первой замкнутой изобары (изобара – линия равного давления). Давление в центре циклона опускается до 990 гПа. Лишь около 10% тропических депрессий получает дальнейшее развитие.

2. Стадия молодого циклона или стадия развития. Циклон начинает быстро углубляться, т.е. отмечается интенсивное падение давления. Ветры ураганной силы образуют вокруг центра кольцо радиусом 40–50 км.

3. Стадия зрелости. Падение давления в центре циклона и увеличение скорости ветра постепенно прекращаются. Область штормовых ветров и интенсивных ливней увеличивается в размерах. Диаметр тропических циклонов в стадии развития и в зрелой стадии может колебаться от 60–70 км до 1000 км.

4. Стадия затухания. Начало заполнения циклона роста давления в его центре). Затухание происходит при перемещении тропического циклона в зону более низких температур поверхности воды или при переходе на сушу. Это связано с уменьшением притока энергии (тепла и влаги) с поверхности океана, а при выходе на сушу еще и с увеличением трения о подстилающую поверхность.

Двигаясь в сторону умеренных широт, тропические циклоны постепенно теряют свою силу и затухают.

Наименование вихрей

Чтоб избежать путаницы в определении метеорологами циклонов, область пониженного атмосферного давления начали называть каждый своим именем. Они отражали все его параметры, координаты и скорость передвижения. Было предложено именовать их цифрами и буквами, названиями птиц и животных. Очень популярным было называть циклоны женскими именами. Это было удобно и эффективно. Однако в конце 70-х и мужские имена стали применяться для таких целей. Подобная система позволила избежать ошибок и путаницы при обмене информацией о приближающемся шторме.

Ознакомившись с представленной выше информацией, можно прийти к выводу, что область пониженного давления — это циклон. Он приносит с собой влажную, пасмурную погоду. По силе различают как незначительные возмущения, так и ужасающие ураганы. Они могут принести как незначительные ухудшения погоды, так и крайне большие разрушения. Разобравшись в механизме их возникновения, можно понять, почему с каждым годом наблюдается рост сильных бурь и смерчей, которые порой появляются в совершенно непредвиденных для них областях. К этому приводит глобальное потепление, вызванное деятельностью человека на планете.

Экология СПРАВОЧНИК

ПОНИЖЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ. Обычно имеется в виду атмосферное давление, которое, будучи приведенным к уровню моря, ниже 760 мм рт. ст. (1013 мб). Однако в области пониженного давления — в циклоне или ложбине — давление даже в центре может быть выше этой величины; существенно, что оно ниже, чем в окружающей атмосфере.[ …]

Давление атмосферы. Находящийся над Землей воздух оказывает давление на ее поверхность и на населяющие ее живые организмы. Нормальным атмосферным давлением считается давление в 101,3 кПа или 760 мм рт. ст. По мере увеличения высоты над поверхностью давление уменьшается. На границе вечных снегов в горах давление составляет всего 300 мм рт. ст. На поверхности Земли существуют области нормального, повышенного или пониженного давления. Кроме того, имеются суточные флуктуации давления, максимумы давления наблюдаются обычно в 3-4 и 15—16 часов.[ …]

Атмосферные процессы. Непостоянство погоды, сильные ветры и ураганы, интенсивные ливни на большей части России связаны с циклонами — мощными атмосферными вихрями, в центре которых формируется область пониженного давления с движением воздушных потоков против часовой стрелки (в Северном полушарии). Располагаясь на главных путях циклонов — в умеренных широтах с господствующим в атмосфере западным переносом воздушных масс, значительная часть Европейской и Западно-Сибирской равнинной территории России подвержена действию разрушительных ветров. По известной шкале Э. Бофорта, ветер силой 9—11 баллов (23—35 м/с) является причиной сильных бурь и штормов.[ …]

ПОЛОСА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ. Область пониженного атмосферного давления с растянутыми незамкнутыми изобарами между двумя областями более высокого давления. То же, что ложбина с параллельными изобарами.[ …]

Область повышенного атмосферного давления с замкнутыми концентрическими изобарами на уровне моря и с соответствующим распределением ветра. Реже под А. подразумевают всякую область повышенного давления, в том числе и с незамкнутыми изобарами (см. гребень). Изобары остаются в А. замкнутыми до большей или меньшей высоты в зависимости от особенностей распределения температуры. В низком А., холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних километрах, а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона. В среднем А. изобары в средней тропосфере разомкнуты и образуют гребень повышенного давления над западной теплой частью приземного А. и ложбину пониженного давления над восточной холодной его частью. Высокий А. теплый и сохраняет замкнутые изобары с антициклони-ческой циркуляцией даже и в верхней тропосфере. Соответственно изогипсы изобарической поверхности 500 мб в среднем А. имеют волнообразную форму, а в высоком А. замкнуты.[ …]

САХАРСКАЯ ДЕПРЕССИЯ. Область пониженного атмосферного давления над Северной Африкой в теплое время года (обнаруживающаяся также и на многолетних средних картах), связанная с повышенными температурами подстилающей поверхности.[ …]

АРКТИЧЕСКИЙ АНТИЦИКЛОН. Область повышенного атмосферного давления над Арктическим бассейном на многолетних средних картах; один из центров действия атмосферы. Зимой в А. А. различаются два центра — над арктической Америкой и над Гренландией, летом три — над Гренландией, Баренцевым морем и к северу от Чукотского моря. Над самим полюсом давление относительно пониженное.[ …]

БАРИЧЕСКАЯ ЛОЖБИНА -полоса пониженного атмосферного давления без замкнутых изобар. Располагается в периферийной части циклоид или между двумя антициклонами. Термин применяется также х обширной области пониженного давления, которая может включать несколько центроп с замкнутыми изобарами (напр., экваториальная область пониженного давления — экваториальная ложбина, или экваторивльная депрессия). См. барическая депрессия.[ …]

ЭКВАТОРИАЛЬНАЯ ДЕПРЕССИЯ. Полоса пониженного атмосферного давления, охватывающая земной шар вблизи экватора; один из центров действия атмосферы. Смещена от экватора в то полушарие, в котором в данное время лето. На нагретые материки «летнего» полуша- рия экваториальная депрессия дает ответвления, далеко простирающиеся к тропическим широтам; над Азией она сливается летом с областью низкого давления, захватывающей на климатологических картах весь материк.[ …]

КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ ДЕПРЕССИЯ. Летняя область пониженного атмосферного давления над материком на средних картах; центр действия атмосферы.[ …]

Предполагается С13, что цикл вариаций атмосферного давления порождается 11-летним циклом солнечной активности, а повышение давления в одних географических областях и понижение в других в период максимума солнечной активности может быть объяснено проявлением стоячих планетарных волн.[ …]

Реакция по типу (1) и (2) наблюдается при пониженном давлении на уровне нескольких десятков паскалей, а спектр люминесценции находится в видимой и ближней ИК-областях (600—2900 нм). При давлении, близком атмосферному, и наличии сопутствующих веществ (М), реакция протекает по типу (3) с излучением в ИК-области (3,4—3,8 мкм).[ …]

Значительные изменения в животном организме могут происходить под влиянием повышения или понижения барометрического давления. Известно, что с повышением местности над уровнем моря по мере падения барометрического давления (в результате разрежения воздуха) наряду с учащенным дыханием и сердцебиением в крови животных увеличивается число эритроцитов и содержание гемоглобина. Так, по данным И. А. Полякова и Е. Ф. Борщевской, курдючные овцы высокогорных районов Алма-Атинской области по сравнению с такими же овцами, но разводимыми в пустынях, отличались более развитыми сердцем (на 18%), легкими (на 25%), почками, печенью и менее развитой кожей. Приспособительные изменения животных, обитающих в высокогорных районах, выражаются и в повышении тех показателей красной крови, с которыми связано поступление в организм необходимого количества кисло- , рода (см. табл. 91). Однако при значительном понижении атмосферного давления и резком недостатке кислорода приспособительные изменения в кровообращении и дыхании становятся малодейственными; в силу накопления в организме продуктов неполного сгорания у животных развивается горная болезнь, принимающая иногда тяжелые формы со смертельным исходом.[ …]

В ходе этого эксперимента надлежит определить и изучить: образование арктических областей пониженного атмосферного давления под влиянием больших контрастов температуры и влажности воздуха у кромки льдов; рост, распространение и исчезновение пока еще недостаточно изученных океанических вихрей; форму, размеры и движение ледяных полей под воздействием ветрового волнения; характеристики снежного покрова и их влияние на электромагнитное отражение и проводимость; образование в океане вихрей, связанных с областями низкого атмосферного давления.[ …]

Градиентно-гравитационные течения возникают вследствие наклона физической поверхности моря, вызванного различными факторами,— это плотностные, бароградиентные и стоковые течения. Первые создаются горизонтальным градиентом плотности, возникающим вследствие перераспределения поля плотности. Бароградиентные течения вызываются изменениями в распределении атмосферного давления, которые приводят к наклону уровня в областях повышенного давления и повышению его в области пониженного давления. Стоковые течения создаются в результате наклона поверхности моря, вызванного притоком береговых вод, атмосферными осадками, испарением, притоком вод из другого бассейна или оттоком вод в другие районы. Наконец, могут возникать компенсационные течения вследствие нарушения равновесия за счет убыли или оттока вод из одного бассейна в другой под влиянием сгоннонагонной циркуляции и других факторов.[ …]