Предмет, метод и задачи метеорологии

В результате такой циркуляции можно было бы ожидать, что вверху и внизу атмосфера будет иметь одинаковую температуру (по крайней мере в некоторые моменты дня) или температура будет повышаться кверху. На самом же деле наблюдения и опыт показали, что температура в общем понижается с высотой, но причина этого понижения заключается в другом, а именно: поднимающиеся теплые частицы воздуха попадают в более редкие слои, поэтому постепенно расширяются при своем поднятии, причем на расширение тратится известное количество тепла, т. е. работа расширения воздуха происходит за счет его теплоты. При поднятии массы воздуха в атмосфере без притока тепла со стороны, или, как говорят, при адиабатическом процессе, температура этой массы понижается (вследствие расширения) на 1° при поднятии на 100 м. Это положение применимо к сухому воздуху, а также к воздуху, содержащему водяные пары, когда при охлаждении не начинается еще их конденсация. При своем опускании воздух нагревается, потому что он все больше и больше сжимается, причем вследствие сжатия развивается теплота. При опускании как сухого, так и насыщенного водяными парами воздуха величина нагревания одинакова и равна 1° на каждые 100 м.

28. Инверсия

Инверсии температуры в атмосфере, повышение температуры воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы её убывания. Инверсии температуры встречаются и у земной поверхности (приземные Инверсии температуры), и в свободной атмосфере. Приземные Инверсии температуры чаще всего образуются в безветренные ночи (зимой иногда и днём) в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных Инверсии температуры составляет десятки -- сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15--20 °С и более. Наиболее мощны зимние приземные Инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде.

В тропосфере, выше приземного слоя, Инверсии температуры чаще образуются в антициклонах благодаря оседанию воздуха, сопровождающемуся его сжатием, а следовательно -- нагреванием (инверсии оседания). В зонах фронтов атмосферных Инверсии температуры создаются вследствие натекания тёплого воздуха на нижерасположенный холодный. В верхних слоях атмосферы (стратосфере, мезосфере, термосфере) Инверсии температуры возникают из-за сильного поглощения солнечной радиации. Так, на высотах от 20--30 до 50--60 км расположена Инверсии температуры, связанная с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца озоном. У основания этого слоя температура равна от -- 50 до -- 70°C, у его верхней границы она поднимается до -- 10 -- + 10 °С. Мощная Инверсии температуры, начинающаяся на высоте 80--90 км и простирающаяся на сотни км вверх, также обусловлена поглощением солнечной радиации.

Инверсии температуры являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков. Вследствие аномальной рефракции света в Инверсии температуры иногда возникают миражи. В Инверсии температуры образуются также атмосферные волноводы, благоприятствующие дальнему распространению радиоволн.

29. Тепловой баланс Земли и атмосферная циркуляция

Тепловой баланс Земли, соотношение прихода и расхода энергии (лучистой и тепловой) на земной поверхности, в атмосфере и в системе Земля -- атмосфера.

На единицу поверхности внешней границы атмосферы поступает поток солнечной радиации, равный в среднем около 250 ккал/см2 в год, из которых около 1/3 отражается в мировое пространство, а 167 ккал/см2 в год поглощает Земля. Земной поверхности достигает коротковолновая радиация, равная 126 ккал/см2 в год; 18 ккал/см2 в год из этого количества отражается, а 108 ккал/см2 в год поглощается земной поверхностью. Атмосфера поглощает 59 ккал/см2 в год коротковолновой радиации, то есть значительно меньше, чем земная поверхность. Эффективное длинноволновое излучение поверхности Земли равно 36 ккал/см2 в год, поэтому радиационный баланс земной поверхности равен 72 ккал/см2 в год. Длинноволновое излучение Земли в мировое пространство равно 167 ккал/см2 в год. Таким образом, поверхность Земли получает около 72 ккал/см2 в год лучистой энергии, которая частично расходуется на испарение воды и частично возвращается в атмосферу посредством турбулентной теплоотдачи.

Атмосферная циркуляция - система движений масс воздуха. Различают:

- общую циркуляцию атмосферы в масштабе всего земного шара; и

- местную циркуляцию атмосферы над отдельными территориями и акваториями.

ОЦА:

Из-за особенностей взаимного положения Солнца и Земли равные по площади экваториальные и полярные регионы получают совершенно разное количество солнечной энергии. Экваториальные районы получают больше энергии, чем полярные, и их акватории и растительность поглощают больше приходящей энергии. В полярных районах велико альбедо снежного и ледяного покровов. Хотя лучше прогреваемые экваториальные области температур излучают больше тепла, чем полярные, тепловой баланс складывается так, что полярные регионы теряют больше энергии, чем получают, а экваториальные - получают больше энергии, чем теряют. Поскольку не происходит ни потепления экваториальных районов, ни выхолаживания полярных, очевидно, что для сохранения теплового баланса Земли избыток тепла должен перемещаться из тропиков к полюсам. Это перемещение является главной движущей силой циркуляции атмосферы. Воздух в тропиках прогревается, поднимаясь и расширяясь, и перетекает к полюсам на высоте ок. 19 км. Вблизи полюсов он охлаждается, становится более плотным и опускается к земной поверхности, откуда растекается по направлению к экватору.

30. Испарение. Транспирация. Закон Дальтона

Испарение воды - переход воды из жидкого состояния в газообразное (водяной пар).

Испарение происходит с поверхности воды, почвы, растительности, льда, снега и т.д. за счет энергии, получаемой Землей от Солнца.

Испарение идет тем интенсивнее, чем больше разница между количеством пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, и его фактическим содержанием в воздухе. Испарению способствует ветер.

Испаряемость - величина слоя воды (в мм), который может испариться в данном месте за рассматриваемый период. Над водной поверхностью испаряемость равна фактическому испарению. На суше, где запас влаги ограничен, испаряемость может значительно превышать фактическое испарение; эта разница тем больше, чем жарче и суше климат.

Суммарное испарение - испарение с поверхности водосбора, включающее все его составляющие.

Транспирация - испарение растением излишков влаги через устьица листьев или стеблей. Благодаря транспирации возникает ток воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к листьям. Транспирация служит для терморегуляции, предохраняет растение от перегрева. Интенсивность транспирации выражается в единицах массы в единицу времени. Закон Дальтона - физический закон, согласно которому давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.

31. Влажность воздуха

Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата.

Влажность воздуха характеризуется абсолютной и относительной влажностью, дефицитом влажности, упругостью водяного пара, удельной влажностью, точкой росы.

Абсолютная влажность воздуха - количество водяного пара в единице объема воздуха. Абсолютная влажность выражается либо в г/куб.м, либо в единицах давления воздуха, показывающих то давление, которое производил бы пар, если бы он один занимал объем всего воздуха. Абсолютная влажность может колебаться от 0.1 (в высоких широтах) до 30 г/куб.м (в экваториальных областях).

Относительная влажность воздуха - процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха (упругости водяного пара), к наибольшему его количеству, которое может содержаться в единице объема воздуха (упругости насыщенного пара) при той же температуре.

Считается, что комфортная для человека относительная влажность воздуха составляет 40-60%.

Характеристиками В. в. служат: 1) упругость (или парциальное давление) е водяного пара, выражаемая в н/м2 (в мм рт. ст. или в мб), 2) абсолютная влажность а -- количество водяного пара в г/м3; 3) удельная влажность q -- количество водяного пара в г на кг влажного воздуха; 4) отношение смеси w, определяемое количеством водяного пара в г на кг сухого воздуха; 5) относительная влажность r -- отношение упругости е водяного пара, содержащегося в воздухе, к максимальной упругости Е водяного пара, насыщающего пространство над плоской поверхностью чистой воды (упругости насыщения) при данной температуре, выраженное в %; 6) дефицит влажности d -- разность между максимальной и фактической упругостью водяного пара при данной температуре и давлении; 7) точка росы ф -- температура, которую примет воздух, если охладить его изобарически (при постоянном давлении) до состояния насыщения находящегося в нём водяного пара.

32. Ход влажности

Суточный ход упругости пара над морем и в приморских областях параллелен суточному ходу температуры воздуха: влагосодержание растет днём с возрастанием испарения. Таков же суточный ход е в центральных районах материков в холодное время года. Более сложный суточный ход с двумя максимумами -- утром и вечером -- наблюдается в глубине материков летом. Суточный ход относительной влажности r обратен суточному ходу температуры: днём с возрастанием температуры и, следовательно, с ростом упругости насыщения Е относительная влажность убывает. Годовой ход упругости пара параллелен годовому ходу температуры воздуха; относительная влажность меняется в годовом ходе обратно температуре. В. в. измеряется Гигрометрами и Психрометрами.

На полюсах - самое сухое место, на экваторе - самое влажное.

33. Сублимация и конденсация. Ядра конденсации

Сублимация - испарение кристаллических тел, минуя жидкую фазу. Скорость сублимации зависит от температуры и химической природы вещества и характеризуется удельной теплотой испарения.

Конденсация водяного пара - превращение водяного пара, содержащегося в атмосфере, в воду. Конденсация начинается тогда, когда воздух достиг состояния насыщения (относительная влажность 100%) и не может вместить больше влаги в газообразном состоянии. Основная причина конденсации - охлаждение воздуха. Водяной пар конденсируется в виде росы, тумана, облаков. Водяной пар может переходить непосредственно в твердую фазу - в кристаллы льда.

Ядра конденсации - жидкие или твердые частички, взвешенные в атмосфере, на которых начинается конденсация водяного пара и образуются капельки облаков и туманов.

34. Строение, происхождение, классификация облаков

Облакам -- взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли.

Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше ?10 °C; от ?10 до ?15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже ?15°С -- кристаллические.

При укрупнении облачных элементов и возрастании их скорости падения, они выпадают из облаков в виде осадков. Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые). Слабые моросящие осадки (в виде мороси, снежных зёрен или слабого мелкого снега) могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) -- слоистых, слоисто-кучевых.

Обычно облака наблюдаются в тропосфере. Тропосферные облака подразделяются на виды, разновидности и по дополнительным признакам в соответствии с международной классификацией облаков. Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).

I. Перистые - Cirrus (Ci)

II. Перисто-кучевые - Cirrocumulus (Cc)

III. Перисто-слоистые - Cirrostratus (Cs)

IV. Высококучевые - Altocumulus (Ac)

V. Высокослоистые - Altostratus (As)

VI. Слоисто-дождевые - Nimbostratus (Ns)

VII. Слоисто-кучевые - Stratocumulus (Sc)

VIII. Слоистые - Stratus (St)

IX. Кучевые - Cumulus (Cu)

X. Кучево-дождевые - Cumulonimbus (Cb)

Существуют наставления и атласы фотографий облаков, помогающие классифицировать наблюдаемые на небе облака.

Основание облаков верхнего яруса находится в полярных широтах на высотах от 3 до 8 км, в умеренных широтах - от 6 до 13 и в тропических широтах - от 6 до 18 км; среднего яруса- соответственно от 2 до 4, от 2 до 7 и от 2 до 8 км; нижнего яруса на всех широтах - от земной поверхности до 2 км.

Облака перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые встречаются в верхнем ярусе; высококучевые и высокослоистые - в среднем ярусе; слоисто-кучевые, слоистые и слоисто-дождевые - в нижнем. Высокослоистые облака часто проникают и в верхний ярус; слоисто-дождевые обычно проникают и в вышележащие ярусы. Основания кучевых и кучево-дождевых облаков почти всегда находятся в нижнем ярусе, но их вершины часто проникают в средний, а у кучево-дождевых облаков и в верхний ярус. Поэтому эти облака называют облаками вертикального развития, а также конвективными.

Происхождение: некоторый объем, или целый пласт воздуха, поднимающийся вверх через атмосферу. По мере восхождения этого объема, он расширяется, и это расширение, или совершаемая при этом работа, является причиной того, что температура воздуха в объеме уменьшается; по мере восхождения объема воздуха, его влажность увеличивается до тех пор, пока не достигает 100%. Когда это происходит, в облаках начинают формироваться капли вследствие того, что излишек водяных паров конденсируется на больших аэрозольных молекулах. Чем выше поднимается воздух, тем больше капель образуется в облаках вследствие конденсации в поднимающемся воздухе; Если капли в облаках укрупняются до необходимых размеров, то они начинают выпадать из облаков в виде осадков.

35. Дымка, туман, мгла. Происхождение тумана

Дымка - явление наблюдаемого вод.пара, капельки к-го имеют радиус менее 1мкм.

Туман -- форма конденсации паров воды в виде микроскопических капель или ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным.

Мгла - сплошное помутнение воздуха, обусловленное наличием в нем большого количества аэрозоля (частичек пыли, дыма, гари). При мгле отдельные предметы принимают сероватый оттенок, а солнце, особенно когда оно у горизонта, часто имеет желтовато-красноватый цвет, контуры его диска не имеют резких границ (этим и обычно малой влажностью воздуха мгла отличается от дымки). При мгле видимость менее 10 км, но бывают случаи, когда она наблюдается и менее 1 км.

Образование туманов начинается с конденсации или сублимации водяного пара на ядрах конденсации -- жидких или твёрдых частицах, взвешенных в атмосфере.

Туманы из водяных капель наблюдаются главным образом при температурах воздуха выше ?20 °C, но может встречаться даже и при температурах ниже ?40 °C. При температуре ниже ?20 °C преобладают ледяные туманы.

36. Образование осадков. Виды

Атмосфемрные осадки -- вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и различные предметы.

Выпадающие из облаков осадки: дождь, морось, град, снег, крупа.

Осаждающиеся из воздуха осадки: роса, иней, изморозь, гололёд.

37. Режим осадков. География осадков

Режим - тупой вопрос. Везде разный. Зависит от облачности и местного типа климата.

38. Снежный покров

Снежный покров -- слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей.

Снежный покров обладает малой плотностью, возрастающей со временем, особенно весной. Отражательная способность (альбедо) свежевыпавшего снега -- 70-90 %, старого, тающего снега -- 30-40 %.

Снежный покров сильно отражает солнечную радиацию и предохраняет почву от чрезмерного выхолаживания, а озимые посевы от вымерзания; оказывает огромное влияние на климат, рельеф, питание рек и ледников, почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных.

Различают:

временный снежный покров, стаивающий за несколько часов или дней после образования;

устойчивый снежный покров, сохраняющийся в течение всей зимы или с небольшими перерывами.

39. Барическое поле. Горизонтальный барический градиент. Барические системы

Пространственное распределение атмосферного давления называется барическим полем. Это -- скалярное поле, характеризующееся системой поверхностей равного давления, или изобарических поверхностей. Изобарические поверхности не параллельны друг другу и земной поверхности, так как температура и давление изменяются в горизонтальном направлении. Поэтому изобарические поверхности наклонены под разными углами к земле и весьма разнообразны -- от прогнутых вниз обширных, неглубоких «котловин» до выгнутых вверх растянутых «холмов». Если мысленно пересечь их горизонтальной плоскостью, получатся кривые -- изобары -- линии, соединяющие пункты с одинаковым значением давления. По результатам наблюдений в определенные моменты времени строятся карты изобар -- синоптические, по средним многолетним данным (за месяц, сезон, год) -- климатологические. На синоптических картах между изобарами принят интервал, равный 5 мб. Плавные и на первый взгляд причудливые линии изобар, никогда не пересекаются, потому что в одной точке не может быть одновременно двух разных значений давления. На ограниченной карте изобары: могут обрываться, но в пределах всего Земного шара каждая изобара обязательно замкнута. В то же время па ограниченной карте очень часто (почти всегда) бывают замкнутые изобары, ограничивающие участки низкого или высокого давления -- барические системы. Это области с пониженным давлением в центре -- циклоны и области с относительно повышенным давлением -- антициклоны. В первом случае давление возрастает от центра к периферии, а во втором -- убывает. Барический градиент - вектор, характеризующий степень изменения атмосферного давления в пространстве. По числовой величине барический градиент равен изменению давления на единицу расстояния в том направлении, в котором давление убывает наиболее быстро.

40. Ход давления. Зональность давления

В течение суток давление также меняется, но незначительно, т.е имеет суточный ход. Ночью повышается, а днем в период максимальных температур понижается. Особенно правильный суточный ход оно имеет в тропических странах, где дневное колебание достигает 2,4 мм рт. ст., а ночное - 1,6 мм рт. ст. С увеличением широты амплитуда изменения АД уменьшается, но вместе с тем становятся более сильными непериодические изменения атмосферного давления.

В суточном ходе давления обнаруживаются два максимума и два минимума. Максимумы отмечаются около 10 и 22 часов по местному времени, минимумы около 4 и 16 часов. Годовой ход давления сильно зависит от физико-географических условий. Над континентами этот ход заметнее, чем над океанами.

Зональность - по схеме циркуляции.

41. Ветер. Линии тока. Шкала Боффорта

Ветер -- поток воздуха, движущийся относительно земной поверхности со скоростью свыше 0,6 м/с [1].

Ветры над большими площадями образуют обширные воздушные течения -- муссоны, пассаты, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

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.

Шкала Бофорта -- двенадцатибалльная шкала, принятая Всемирной метеорологической организацией для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море. Средняя скорость ветра указывается на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью.

Муссоны, пассаты, бора, фёны, бризы.

42. Геострофический и градиентный ветер. Барический закон ветра

Геострофический ветер (от гео… и греч. strophe - поворот, вращение),(градиентный ветер) горизонтальное равномерное и прямолинейное движение воздуха при отсутствии силы трения и равновесии градиента давления и отклоняющей силы вращения Земли; простейшая теоретическая схема движения воздуха на вращающейся Земле.

Действительный ветер в слоях атмосферы, лежащих выше 1 км над земной поверхностью, близок к геострофическому ветру, но направлен по изобаре, причем область низкого давления остается слева от потока в Северного полушарии и справа - в Южном (барический закон ветра). Скорость геострофического ветра пропорциональна величине горизонтального градиента давления. При равных градиентах она обратно пропорциональна плотности воздуха и синусу географической широты, а следовательно, возрастает с высотой и в направлении к экватору.

43. Струйные течения

Струйные течения - это сильный воздушный поток с горизонтальной осью в верхней тропосфере или нижней стратосфере, характеризующийся большими вертикальными и боковыми сдвигами ветра. Обычно струйное течение распространяется на тысячи километров в длину, сотни в ширину и несколько километров в толщину. Вертикальный сдвиг бывает порядка 5-10 м/с на 1 км, боковой - порядка 5-10 м/с на 100 км. Нижний предел скорости вдоль оси струйного течения выбран произвольно и равен 30 м/с. Сердцевина струйного течения, где скорость ветра мало отличается от скорости на оси, имеет ширину всего 50-100 км, а толщину 1-2 км.

Струйные течения связаны с высотными фронтальными зонами (ВФЗ). Скорость воздушного потока на оси струи тем больше, чем больше градиент температуры в свободной атмосфере. В тропосфере струйные течения особенно часто обнаруживаются в субтропических широтах, ось которых летом располагается в широтной зоне 35-45°, зимой в широтной зоне 25-35°. Это наиболее устойчивые и интенсивные струйные течения, чаще всего наблюдающиеся над западной частью Атлантического океана, районами Красного моря и Индии, над Тихим океаном юго-восточнее Японии.

44. Меридианальная составляющая ОЦА и междуширотный обмен воздуха

Это: процесс переноса в м вдоль меридиана циклонами на полярном фронте (умеренные широты) и тропическом фронте (тропики и экватор).

45. Центры действия атмосферы и главные атмосферные фронты

Центры действия атмосферы - обширные области атмосферы с преобладанием антициклонов или циклонов; области высокого и низкого давления над океанами и материками, выявляемые на картах среднего многолетнего атмосферного давления в виде участков с повышенным или пониженным давлением воздуха.

Центры действия атмосферы определяют преобладающее направление ветров в системе общей циркуляции атмосферы. Центры действия атмосферы оказывают заметное влияние на распределение воздушных течений, а также на погоду и климат обширных регионов Земли. Различают постоянные и сезонные центры действия атмосферы.

Атмосферный фронт - переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.

Атмосферный фронт возникает при сближении и встрече масс холодного и теплого воздуха в нижних слоях атмосферы или во всей тропосфере, охватывая слой мощностью до нескольких км, с образованием между ними наклонной поверхности раздела. Атмосферный фронт может находиться в стационарном состоянии или в движении.

Различают теплые, холодные фронты, а также фронты окклюзии. Основными атмосферными фронтами являются: арктические, полярные и тропические.

46. Циркуляция в тропиках. Пассаты и муссоны

Зональный перенос в тропосфере особенно хорошо выражен в тропиках. Здесь восточные течения у земной поверхности и в нижней тропосфере - пассаты - обладают большим постоянством, особенно над океанами. В верхней тропосфере они сменяются западным переносом, носящим в тропиках название антипассатов. Меридиональные составляющие в пассатах направлены чаще всего к экватору, а в антипассатах - к средним широтам. Поэтому систему пассат - антипассат можно приближенно рассматривать как замкнутую циркуляцию с подъемом воздуха в экваториальной депрессии (внутритропической зоне конвергенции) и опусканием в субтропической зоне повышенного давления (ячейка Гадлея). Эта циркуляционная ячейка все же связана циклонической деятельностью с циркуляцией во внетропических широтах, откуда она пополняется холодным воздухом и куда передает свой теплый воздух.

В некоторых регионах Земли, в особенности в бассейне океана, восточный перенос летом заменяется западным в связи с отходом внутритропической зоны конвергенции от экватора в более нагретое летнее полушарие. Противоположные по направлению переносы воздуха зимой и летом в низких широтах называются тропическими муссонами.

Слабые волновые возмущения в пассатах и в зоне конвергенции мало меняют характер циркуляции. Но иногда (в среднем около 80 раз в год) в некоторых районах внутритропические зоны конвергенции развиваются сильнейшие вихри - тропические циклоны (тропические ураганы), резко, даже катастрофически, меняющие установившийся режим циркуляции и погоду на своем пути в тропиках, а иногда и за их пределами.

Пассат -- ветер, дующий между тропиками круглый год, в Северном полушарии с северо-восточного, в Южном -- с юго-восточного направления, отделяясь друг от друга безветренной полосой. На океанах пассаты дуют с наибольшей правильностью; на материках и на прилежащих к последним морях направление их отчасти видоизменяется под влиянием местных условий. В Индийском океане, вследствие конфигурации берегового материка, пассаты совершенно меняют свой характер и превращаются в муссоны.

Муссон -- устойчивый сезонный ветер, вызванный разностью температур воздуха над определёнными областями Земли и периодически меняющий своё направление.

Муссон над хребтом Виндхья, горной цепи в центральной Индии.

Летом муссоны дуют с океана на материки, зимой -- с материков на океаны; свойственны тропическим областям и некоторым приморским странам умеренного пояса.

47. Тропические циклоны

Тропический циклон -- циклон, образовавшийся в тропических широтах -- атмосферный вихрь с пониженным атмосферным давлением в центре. В отличие от внетропических циклонов, часто сопряжён со штормовыми скоростями ветра. В мире ежегодно наблюдается около 80 тропических циклонов.

На Дальнем Востоке и в Юго-Восточной Азии тропические циклоны называются тайфунами, а в Северной и Южной Америке -- ураганами (исп. huracбn, англ. hurricane), по имени индейского бога ветра Huracan. Принято считать, что шторм переходит в ураган при скорости ветра более 120 км/час, при скорости 180 км/час ураган называют сильным ураганом.

Обычно тропические циклоны имеют небольшой (по сравнению с другими циклонами) размер, составляющий около 200-300 километров в диаметре, в то же время давление в центре циклона опускается до 0,95 (а иногда и до 0,9) атмосфер, оба эти фактора обеспечивают очень большие барические градиенты. Ветры достигают силы шторма и урагана. Сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения Земли) является причиной возникновения вращения циклона, следовательно ветры в тропических циклонах северного полушария дуют против часовой стрелки, а южного полушария -- по часовой стрелке.

Скорость ветра в спиральных завихрениях воздуха достигает 240-320 км/ч. В штилевом центре, «глазе» циклона находится тёплый воздух, который опускается к поверхности земли (или воды). Размеры такого глаза в поперечнике могут быть от 6,5 до 48 км. Наличие в центре тёплого воздуха способствует понижению атмосферного давления у поверхности. Тёплый влажный воздух закручивается спиралью вокруг «глаза».

Тропические циклоны возникают главным образом во внутритропической зоне конвергенции над перегретыми океаническими площадями. При этом такая зона конвергенции должна находиться не менее чем в 5° от экватора (в подавляющем большинстве случаев не менее чем в 10° от экватора), чтобы отклоняющая сила вращения Земли (сила Кориолиса) была достаточно велика.

Сформировавшиеся тропические циклоны движутся вместе с воздушными массами с востока на запад, при этом постепенно отклоняясь к высоким широтам.

Часть тропических циклонов выходит за пределы тропиков, поворачивая при этом к востоку и их свойства в дальнейшем приближаются к свойствам внетропических циклонов.

Тропические циклоны возникают обычно в следующих районах:

северное полушарие: Тихий океан к востоку от Филиппин и Южно-Китайское море, Тихий океан к западу от Калифорнии и Мексики, Атлантический океан к востоку от Больших Антильских островов, Бенгальский залив и Аравийское море.

южное полушарие: Тихий океан к востоку от Новой Гвинеи, Индийский океан к востоку от Мадагаскара и к северо-западу от Австралии.

48. Циклоны и антициклоны

Циклон, возникший и развивающийся во внетропических широтах -- умеренных или полярных. Большинство циклонов в земной атмосфере являются именно внетропическими. Эти циклоны, как правило, развиваются в наиболее бароклинных зонах тропосферы, именно на полярных и арктических фронтах, захватывая разделенные ими воздушные массы. Это происходит в результате возникновения бароклинных атмосферных волн длиной порядка тысячи километров и более. Кинетическая энергия развивающегося возмущения возрастает при этом в результате преобразования лабильной (т. е. потенциальной и внутренней) энергии общего переноса воздуха. В первой стадии развития фронтального циклона в нем имеется значительная асимметрия в распределении температуры, обусловленная тем, что он построен из двух разных воздушных масс (молодой циклон). В дальнейшем в результате процесса окклюзии В. Ц. принимает характер вихря холодного воздуха (окклюдированный циклон), вертикальная мощность его при этом возрастает.

Молодой циклон имеет в верхней, части тропосферы разомкнутые изобары (абсолютные изогипсы) в виде гребня над передней теплой частью и ложбины над холодной тыловой, окклюдированный циклон -- замкнутые концентрические изобары. Размеры В. Ц. с течением времени возрастают, как и глубина его (понижение давления в центре). Окклюдированный циклон может, сливаясь с другими аналогичными возмущениями, превратиться в огромный и глубокий центральный циклон с диаметром в несколько тысяч километров и глубиной до 950 мб и ниже (минимум в южном полушарии 923 мб); ко рано или поздно после окклюзии начинается заполнение (затухание) циклона, объясняемое затратой его кинетической энергии на преодоление трения, в то время как лабильная энергия, связанная с неустойчивым расположением воздушных масс в области циклона, дошла до минимума.

Фронты и изобары во внетропическош циклоне у земной поверхности и в верхней тропосфере. а -- молодой циклон, б -- окклюдированный циклон.

Кроме фронтальных, могут наблюдаться малоразвитые и малоподвижные местные циклоны, возникающие над теплой подстилающей поверхностью; их повторяемость и роль в атмосферной циркуляции очень ограничены. Подстилающая поверхность также является дополнительным 'фактором в развитии фронтальных внетропических циклонов. Повторяемость и глубина их зимой больше, чем летом. Над северной Атлантикой и Европой в год наблюдается около 60 серий циклонов, из нескольких отдельных циклонов каждая. Средняя скорость циклонов порядка 30-- 40 км/ч. В океанических районах она мало меняется в течение года; в материковом климате зимой она больше, чем летом. Скорости молодых циклонов иногда могут достигать 80 км/ч и более; после окклюзии скорость убывает. Перемещение Б. Ц. происходит в общем от западной половины горизонта к восточной, в направлении господствующего западного переноса воздуха.

Антициклонами называют огромные воздушные вихри, в которых частицы воздуха в северном полушарии перемещаются по часовой стрелке, в южном - против. Атмосферное давление в антициклонах распределяется так, что в центре вихря оно является максимальным.

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 развиты зимой, 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. Имеются районы, в которых антициклоны наиболее часто становятся малоподвижными и существуют длительное время. В таких случаях они носят название региона, над которым стационируют, например, сибирский (азиатский) зимний антициклон. Возникший за холодным фронтом антициклон первоначально является холодным барическим образованием.

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 как зимой, так и летом.

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

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

49. Погода в циклоне и антициклоне

В каждом антициклоне погода существенно меняется в различных секторах. На окраинах антициклонов наблюдаются условия погоды, в общих чертах сходные 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 несплошная слоистая облачность.

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

Погода в циклоне внетропических широт далеко не однородна: различают переднюю и тыловую части циклона и 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 выпаданием осадков ливневого типа, порывистым ветром северо-западной и северной четвертей; облачность может быть с разрывами и даже с кратковременными прояснениями, летом она будет 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, причем дуют они у земли, 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, со временем вытесняемой наверх; здесь, в зависимости от сезона и типа воздушной массы, погода может быть очень неодинаковой, но преимущественно она бывает без существенных осадков, в холодное время года -- с туманами или низкой тонкой слоистой облачностью, в летнюю пору -- нередко безоблачная и всегда теплая, со слабыми или умеренными ветрами юго-западной четверти.

50. Роль циклонов в ОЦА

Междуширотный обмен в м, перераспределение влаги и тепла.

51. Местные ветры

Местные ветры - ветры, имеющие локальное распространение, связанное с географическими особенностями соответствующего региона. Местные ветры отличаются частой повторяемостью, что создает определенный режим погоды в данной местности. Местные ветры подразделяются:

- на ветры, обусловленные главным образом местной циркуляцией атмосферы: бризы, горно-долинные ветры, бора, фен и др.; и

- на ветры, представляющие собой течения общей циркуляции атмосферы, измененные местными условиями: низкими температурами, запыленностью воздуха и др.

Бора - местный сильный и холодный ветер в некоторых приморских районах, где невысокие горные хребты граничат с теплым морем. Бора направлен вниз по склонам; обычно отмечается зимой и продолжается от 1-3 суток до недели. Иногда бора ощущается в отдалении от берегов.

Бриз - местный ветер, обычно небольшой силы, дующий с суточной периодичностью по берегам морей и крупных озер, а также по берегам некоторых крупных рек.

Бриз вызывается суточными колебаниями температуры: сильный прогрев суши днем и ее быстрое остывание ночью. Бризы захватывают узкую полосу побережья.

Дневной (морской) бриз дует с водоема на нагретое побережье.

Ночной (береговой) бриз дует с охлажденного побережья на водоем.

Обычно бризы распространяются на несколько десятков километров по обе стороны от береговой линии и на высоту нескольких сотен метров. Наиболее часто бризы наблюдаются в тропиках.

Фен - сухой и теплый (сильный) порывистый ветер, дующий с гор в долины. Свойства фена обусловлены адиабатическим нагревом воздуха при его нисходящем движении: опускании по подветренному склону после перетекания через гребень горного хребта. Изменения температуры и влажности могут быть весьма значительными и резкими, что может ускорить таяние снегов и сход лавин. Чаще всего фен продолжается менее суток.

52. Климатообразующие факторы

n поступлением солнечной радиации

n процессами циркуляции воздушных масс

n характером подстилающей поверхности.

Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны:

n широта и высота местности,

n близость его к морскому побережью,

n особенности орографии и растительного покрова,

n наличие снега и льда,

n степень загрязненности атмосферы.

53. Континентальность и океаничность, гумидность и аридность

Континентальный климат -- тип климата, характеризующийся жарким летом, холодной зимой и малым количеством осадков. Континентальный климат формируется в результате преобладающего воздействия на атмосферу крупных массивов суши. Этот тип климата характерен для внутренних регионов материков.

Морской климат (океанический климат) -- климат регионов, близких к морю, отличающийся небольшими суточными и годовыми амплитудами температуры воздуха, высокой относительной влажностью, прохладным летом и мягкой зимой (в умеренных широтах), большой облачностью, вызванной интенсивной циклонической деятельностью, сильными ветрами. В условиях морского климата время наступления самых высоких и самых низких температур запаздывает (по сравнению с областями с континентальным климатом) на 1-2 месяца, а весна бывает холоднее осени. Формируется в условиях преобладающего влияния на атмосферу океанических пространств.

Гумидность - наличие в данном типе климата избыточного увлажнения.

Аридность - наличие в данном типе климата избыточного увлажнения.

54. Классификация климатов Алисова и Кеппена

КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ АЛИСОВА. Генетическая классификация климатов, в основу которой положено деление земной поверхности на климатические зоны и области в соответствии с условиями общей циркуляции атмосферы, выражающимися в преобладании воздушных масс определенного географического типа -- круглый год или в один из двух основных сезонов. Границы между зонами намечаются главным образом по положению климатологических фронтов зимой и летом. Выделяются 7 главных климатических (циркуляционных) зон: экваториальная, две тропические, две умеренные, арктическая и антарктическая. Каждая из них характеризуется постоянным преобладанием воздушных масс географического типа, одноименного с зоной. Затем различаются промежуточные зоны: две зоны экваториальных муссонов с зимним преобладанием тропического и летним экваториального воздуха, две субтропические с зимним преобладанием полярного и летним тропического воздуха, субарктическая с зимним преобладанием арктического воздуха и летним -- воздуха умеренных широт. В тропической и субтропической зонах выделяются подтипы климатов: континентальный, океанический, восточной периферии океанических антициклонов, западной периферии океанических антициклонов; в умеренной зоне -- подтипы континентальный, океанический, западных побережий, восточных побережий (муссонный); в субарктической и арктической зонах -- континентальный и океанический подтипы.

КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ КЕППЕНА. Классификация климатов, основанная на учете режима температуры и осадков. Намечается 5 типов климатических зон, именно: А -- влажная тропическая зона без зимы; В -- две сухие зоны, по одной в каждом полушарии; С -- две умеренно теплые зоны без регулярного снежного покрова; D -- две зоны бореального климата на материках с резко выраженными границами зимой и летом; Е -- две полярные области снежного климата. Границы между зонами проводятся по определенным изотермам самого холодного и самого теплого месяцев и по соотношению средней годовой температуры и годового количества осадков при учете годового хода осадков. Внутри зон типов А, С и D различаются климаты с сухой зимой (w), сухим летом (s) и равномерно влажные (f). Сухие климаты по соотношению осадков и температуры делятся на климаты степей (BS) и климаты пустынь (BW), полярные климаты -- на климат тундры (ЕТ) и климат вечного (постоянного) мороза (EF).

Таким образом, получается 11 основных типов климата: Af -- климат тропических лесов, Aw -- климат саванн, BS -- климат степей, BW -- климат пустынь, Cw -- климат умеренно теплый с сухой зимой, Cs -- климат умеренно теплый с сухим летом (средиземноморский), Ci -- климат умеренно теплый с равномерным увлажнением, Dw -- климат умеренно холодный с сухой зимой, Df -- климат умеренно холодный с равномерным увлажнением, ЕТ -- климат тундры, EF -- климат вечного мороза. Для дальнейшей детализации вводятся 23 дополнительных признака и соответствующие индексы (а, Ь, с, d и т. д.), основанные на деталях в режиме температуры и осадков. Многие типы климатов по К. К. К. известны под названиями, связанными с характерной для данного типа растительностью.

55. Микроклимат, мезоклимат

Микроклимат (от микро... и климат), климат приземного слоя воздуха, обусловленный микромасштабными различиями земной поверхности внутри местного климата. Например, в местном климате лесного массива различают Микроклимат лесных полян, опушек и т.п.; в местном климате города -- Микроклимат площадей, переулков, скверов, дворов и пр. С удалением от земной поверхности различия Микроклимат быстро убывают. Они сильно зависят и от погоды, усиливаясь в ясную тихую погоду и сглаживаясь в пасмурную погоду, в отсутствии инсоляции и при ветре. Изучение Микроклимат требует организации густой сети спорадических метеорологических наблюдений и сопоставления этих наблюдений с показаниями постоянно действующей, опорной метеорологической станции, характеризующей соответствующий местный климат. Широко практикуются микроклиматические съёмки с автомашин. Особенности Микроклимат необходимо учитывать при размещении с.-х. культур и продвижении их в новые районы, проведении разного рода мелиораций земель, в промышленном и гражданском строительстве и т.п.

Местный климат, мезоклимат, климат сравнительно небольших территорий, достаточно однородных по природным условиям (например, определённого лесного массива, морского побережья, участка речной долины, межгорной котловины, небольшого города или городского района и т.п.). По масштабу распространения занимает промежуточное положение между макроклиматом и микроклиматом. Местный климат в значительной степени определяется особенностями земной поверхности в данном районе (её топографией, характером почвы, растительным покровом, городской застройкой и т.п. Эти особенности наиболее резко проявляются в нижнем слое атмосферы мощностью до нескольких сотен м и постепенно сглаживаются с увеличением высоты. Местный климат обычно характеризуется выводами из многолетнего ряда наблюдений метеорологических станций данного района.

56. Климат западных берегов в субтропиках

В западных частях материков формируется средиземноморский климат. Кроме средиземноморья, он распространён на Южном берегу Крыма, в Западной Калифорнии, в Среднем Чили, на юго-западной оконечности Африки, на юго-западе Австралии. Лето жаркое, малооблачное, без осадков; зима прохладная, ветреная и дождливая. Годовые суммы осадков составляют обычно 400--600 мм, что создаёт полузасушливые условия. Температуры летом +20--+25 С, зимой +5 - +10 С. Климат чрезвычайно благоприятен для жизни человека. Здесь выращивают ценные субтропические культуры - цитрусовые, виноград, маслины и др.

57. Климат умеренных широт

Климат умеренных широт - климат, характерный для умеренного географического пояса преимущественно Северного полушария.

Климат умеренных широт формируется в зоне круглогодичного преобладания воздуха умеренных широт (полярного), морского или континентального происхождения, под влиянием интенсивной циклонической деятельности, приводящей к частым и сильным изменениям давления и температуры воздуха, а также направления ветра.

Различают:

- морской климат, наблюдаемый на западе материков;

- континентальный климат и резко континентальный климат, характерные для внутриконтинентальных районов Северного полушария;

- климат муссонов умеренных широт, типичный для восточной окраины Евразии.

Бореальный климат - климат в пределах умеренного пояса с хорошо выраженными сезонами года: снежной зимой и относительно коротким теплым летом. В регионах с бореальным климатом преобладают ландшафты тайги и смешанных лесов.

58. Экваториальный и субэкваториальный климат

Субэкваториальный климат - климат субэкваториальных широт, характеризующийся высокой температурой воздуха, малыми ее годовыми колебаниями и значительными осадками (2000-2500 мм в год), приходящимися на лето. На склонах гор, обращенных к летнему муссону, выпадает максимальное их количество на земном шаре - в среднем около 12000 мм в год. От экваториального климата субэкваториальный климат отличается резко выраженным сухим зимним периодом. Атмосферная циркуляция имеет характер тропических муссонов.

Экваториальный климат - жаркий и влажный климат, охватывающий районы близ экватора. Экваториальный климат отличаются:

- преимущественно пониженным атмосферным давлением (экваториальная депрессия);

- высокими температурами воздуха, почти не меняющимися в течение года (24-28 град.С на уровне моря);

- обильными осадками, выпадающими более или менее равномерно в течение года;

- слабыми ветрами (зона затишья).

Высокие температуры и избыточное увлажнение способствуют преобладанию на суше ландшафтов влажных экваториальных лесов.

59. Пассатный климат и тропических пустынь

Пассатный климат - климат областей, находящихся под воздействием пассатов. Пассатный климат отличается устойчивостью направления и скорости ветров (пассатов), умеренной облачностью и малым количеством осадков.

Средняя температура воздуха летних месяцев 20-27 град.С, в зимние месяцы снижается до 10-15 град.С. Годовая сумма осадков около 500 мм, их количество резко увеличивается на склонах гористых островов, обращенных к пассату, и при сравнительно редких прохождениях тропических циклонов.

На суше областям океанических пассатов соответствуют территории с климатом тропических пустынь.

Климат тропических пустынь - тропический климат, характеризующийся очень жарким летом и теплой или жаркой зимой. Суточные колебания температур велики (местами достигают свыше 40 град.С), осадков немного (до 100-250 мм в год). В тех же широтах над океаном формируется пассатный климат.

60. Климат Арктики и Антарктики

Антарктический климат - климат Антарктиды и прилегающих акваторий.

Над материком климат отличается:

- чрезвычайной суровостью: температура воздуха зимой достигает -70 град.С и ниже, годовая сумма осадков менее 100 мм;

- преобладанием антициклонального режима погоды.

...