Циркуляция атмосферы или движение воздушных масс

Воздушная масса – большой объем воздуха, размером в сотни и тысячи километров, с примерно однородными свой­ствами.

Свойства воздуш­ных масс зависят от того, на какой географической широте, на материках или океанах они формируются, и их принято классифицировать по географическому признаку, различая континентальные и морские раз­новидности. Выде­ляются главные (зональные) типы воздушных масс, форми­рующиеся в широтных поясах с разным атмосферным давлением:

Экваториальные воздушные массы (ЭВ) образуются в экваториаль­ной полосе и характеризуется высокой температурой и влажностью. Эти свойства сохраняются не только над сушей, но и над океаном, поэтому его не подразделяют на континентальный и морской. В теплый период года экваториальный воздух заходит в субэкваториальный пояс, принося сюда обильные осадки.

Тропические – теплые и над материками сухие;

Воздушные массы умеренных ши­рот – менее теплые и более влажные, чем тропические, но более теплые и влажные, чем арктическая и антарктическая;

Арктичес­кая и антарктическая – холодные и сухие.

Воздух движется непрерывно: он поднимается (восходящее дви­жение), опускается (нисходящее движение) и перемещается в гори­зонтальном направлении (ветер).

Воздушные массы перемещаются, и это движение обусловлено неравномерным распределени­ем атмосферного давления у земной поверхности, след­ствием чего являются системы ветров – направлен­ных перемещений воздуха из области высокого давления в область низкого. В свою очередь давление зависит от температуры воздуха.

Нагретый воздух увеличивается в объеме, становится менее плотным и поднимается (конвекция). Дойдя до достаточно высоких слоев тропосферы, он растекается, количество его здесь уменьшается, и над местом с повышенной температурой, где идет восходящий ток воздуха, возникает область пониженного давления. А в том месте, куда устремляется воздух, растекающийся по высоким слоям тропосферы, количество его увеличилось, образовалась зона повышенного давления.

Вдоль поверхности Земли воздух устремляется из области высокого давления  в область  низкого давления,  образуется  ветер. Тот воздух, который ушел из области высо­кого давления в результате ветра, восполняется опусканием воздуха в этой области. Таким образом, как правило, на участке с более высокой температурой давление ниже, здесь образуются восхо­дящие токи воздуха; там, где температура ниже, давление более высокое, токи воздуха нисходя­щие.

В экваториальных широтах давление всегда пониженное. Это объясняется тем, что нагревающийся от поверхности воздух поднимается и уходит в сторону тропических широт, создавая там по­вышенное давление. Над холодной поверхностью в Арктике и Антарктиде давление повышенное. Его создает воздух, приходя­щий из умеренных широт на место уплотнившегося холодного воз­духа. Отток воздуха в полярные широты – причина понижения давления в умеренных широтах. В результате формируются пояса пониженного (экваториальный и умеренные) и повышенного давления (тропические и полярные).

Полярные области высокого давления зимой расширяются, ле­том сокращаются, но существуют весь год. Пояса пониженного дав­ления весь год сохраняются близ экватора и в умеренных широтах Южного полушария.

Зимой в умеренных широтах Северного полушария давление над материками сильно повышается и пояс низкого давления «раз­рывается». Замкнутые области пониженного давления сохраняют­ся только над океанами – Исландский и Алеутский минимумы. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский. Летом в умерен­ных широтах Северного полушария пояс пониженного давления восстанавливается.

Распределение атмосферного давления определяет направле­ние ветров, господствующих в нижней тропосфере на разных широтах.

От тропических поясов повышенного давления в каждом полушарии воздух на­правляется с одной стороны к экватору, с другой – к умеренным широтам. При этом он отклоняется вправо в Северном полушарии и влево – в Южном.

Между тропиками и экватором дуют пассаты. Это в основном северо-восточные ветры в Северном и юго-восточные в Южном по­лушарии, переходящие у экватора в восточные.

Воздух, направля­ющийся от тропических широт в умеренные, отклоняется к восто­ку. Поэтому в умеренных широтах господствуют западные вет­ры – западный перенос воздуха.

Из высоких широт в умеренные дуют ветры с преобладанием восточной составляющей.

Схема поясов господствующих ветров сильно осложняется вли­янием материков и океанов, формированием сезонных минимумов и максимумов давления над сушей. На границе материков и океа­нов ветры зимой дуют с материка на океан, летом – наоборот, с океана на материк. Эти муссонные ветры особенно хорошо выражены в умеренных широтах, где разница в температуре зимы и лета велика.

В зависимости от местных условий (рельеф, растительность, во­доемы) возникают различные местные ветры. Бризы дуют днем с водоема (море, озеро, большая река) на берег, ночью – наоборот, с берега на водоем. В горах ветер днем дует вверх по склонам и по дну долины, ночью – наоборот, вниз. Фён – теплый, сухой и порыви­стый ветер с гор. Он дует, когда по одну сторону хребта давление ниже, чем по другую.

Обширная об­ласть пониженного давления воздуха называются циклоном, область повы­шенного давления – антициклоном.

В циклонах преобладают восходящие токи воздуха и, следовательно, влажная, с осадками погода, зимой теплая, летом прохладная; ветры направлены к центру, но под действием ус­корения Кориолиса они отклоняются, в результате в северном полушарии ветры в циклоне направлены против часовой стрелки, а в южном – по часовой стрелке.

Антициклоны характеризуются нисходящими токами воздуха, ясной, без осадков погодой, зимой – морозной, летом – жаркой; ветры направлены от центра, но отклоняющее воздействие вращения Земли приводит к тому, что в северном полушарии ветры в антициклонах направлены по часовой стрелке, а в южном – против.

Воздушные массы контакти­руют друг с другом в зонах, получивших название ат­мосферных фронтов, - пограничных слоях, ширина которых колеблется от нескольких до десятков кило­метров.

Холодный воздух, встречаясь с теплым, всегда оказывается внизу. Он подтекает под теплый, стремясь вы­теснить его вверх. Теплый воздух, наоборот, натекает на холодный и если теснит его, то сам при этом поднимается по плоскости разде­ла. В зависимости от того, какой воздух активнее, в какую сторону смещается фронт, он называется или теплым, или холодным.

Теплый фронт означает наступление теплого воздуха, мед­ленно оттесняющего холодный. Он приносит потепление, которому предшествуют осадки, выпадающие из слоистых обла­ков, образующихся в поднимающемся теплом воздухе. Холодный фронт приносит похолодание. Его приход сопро­вождается усилением ветра, а иногда грозами, смерчами. Осадки выпадают в основном после прохождения линии фронта.

Теплые и холодные фронты обычно возни­кают в зонах, разделяющих главные (зональные) типы воздушных масс. Эти зоны называют фронтальными зонами, или климатоло­гическими фронтами. Таких фронтов всего пять: арктический и антарктический, два умеренных (полярных) и один тропический.

Подстилающая поверхность – это земная поверхность (почвы, воды, снега), взаимодействующая с атмосферой в процессе тепло- и влагообмена.