§ 14. Общая циркуляция атмосферы

Огромные объемы воздуха нижней части атмосферы (тропосферы), соизмеримые по площади с крупными частями материков или океанов и обладающие относительной однородностью температуры, влажности, давления и прозрачности.

• 1. Пять основных типов — экваториальные (жаркие и влажные), тропические (горячие и сухие), умеренные (с четко выраженной сезонностью), арктические и антарктические (крайне холодные и сухие); большинство из них подразделяются на морские и континентальные разновидности.
• 2. Трансформация — процесс постепенного изменения первоначальных свойств воздушной массы (температуры, влажности) при ее длительном перемещении и задержке над территорией с иными климатическими условиями.

Устойчивые в течение всего года постоянные ветры планеты, направленные из тропических поясов повышенного давления (около 30° с. ш. и 30° ю. ш.) к экваториальному поясу пониженного давления.

• 1. Направление и эффект Кориолиса — из-за осевого вращения Земли пассаты отклоняются от прямого меридионального пути: в Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад (северо-восточный пассат), а в Южном полушарии — с юго-востока на северо-запад (юго-восточный пассат).
• 2. Скорость и штилевая зона — пассаты дуют с высокой постоянной скоростью около 5–6 м/с (особенно устойчивы над гладью океана) и затихают у самого экватора, где сходящиеся потоки воздуха поднимаются вверх, образуя безветренную зону штилей.

Постоянные господствующие ветры умеренных широт (между 30° и 60° обоих полушарий), дующие из областей субтропического повышенного давления в сторону умеренных поясов пониженного давления.

• 1. Западный перенос — под действием отклоняющей силы вращения Земли эти ветры приобретают строго выраженное направление с запада на восток: в Северном полушарии дуют с юго-запада, а в Южном — с северо-запада, перенося влажный морской воздух с Атлантики вглубь Евразии.
• 2. «Ревущие сороковые» — в Южном полушарии в полосе 40–50° ю. ш., где практически отсутствует суша, западные ветры беспрепятственно разгоняются над бескрайними просторами океана, достигая постоянной штормовой и ураганной силы с волнами колоссальной высоты.

Устойчивые холодные приземные ветры высоких широт, дующие из полярных областей повышенного атмосферного давления в сторону умеренных широт с относительно низким давлением.

• 1. Полярное отклонение — под воздействием силы Кориолиса эти ледяные воздушные потоки отклоняются к западу и приобретают северо-восточное направление в Арктике и юго-восточное — в Антарктиде.
• 2. Стоковый характер — особенно мощно и свирепо они проявляются на ледниковом куполе Антарктиды, где тяжелый переохлажденный воздух буквально «стекает» под действием силы тяжести с высокого центрального плато к побережью океана.

Мощные сезонные ветры земного шара, возникающие на границах огромных массивов суши и океана из-за различий в их нагревании и меняющие свое направление на прямо противоположное дважды в год (зимой и летом).

• 1. Летний муссон — дует с прогревающегося медленнее прохладного океана на раскаленный материк (из зоны высокого давления в зону низкого), принося колоссальные массы влаги и затяжные тропические ливни (сезон дождей).
• 2. Зимний муссон — дует с быстро выхолаживающейся суши в сторону сравнительно теплого океана, устанавливая на побережьях ясную, сухую и прохладную погоду (сухой сезон).

Замкнутая планетарная система крупномасштабных воздушных течений над земной поверхностью, переносящих колоссальные объемы тепла и влаги между различными широтами и регионами планеты.

• 1. Составные элементы — включает в себя систему вертикальных потоков (конвективные ячейки), пассаты, западный перенос умеренных широт, полярные стоковые ветры, а также осложняющие ее сезонные муссоны и циклоны.
• 2. Климатическое значение — непрерывно выравнивает термические контрасты между раскаленным экватором и ледяными полюсами, обеспечивая глобальный влагооборот и делая климат Земли пригодным для биосферы.

Французский физик, механик и математик, открывший явление отклонения движущихся тел во вращающейся системе отсчёта (эффект Кориолиса), ставшее теоретической основой для объяснения общей циркуляции атмосферы и морских течений.

• Математически обосновал действие инерционной силы, возникающей из-за вращения Земли вокруг своей оси и отклоняющей движущиеся потоки воздуха вправо в Северном полушарии и влево в Южном полушарии.
• Сформулированный им эффект объясняет формирование направления постоянных ветров Земли: смещение пассатов к западу (северо-восточные и юго-восточные ветры) и возникновение западного переноса в умеренных широтах.
• Доказал универсальность эффекта отклонения, который в географических масштабах управляет не только ветрами атмосферы, но и направлением океанических течений, а также подмывом правых берегов рек в Северном полушарии и левых — в Южном.

Да, воздушные массы могут существенно изменять свои первоначальные физические свойства при перемещении:

• Воздушная масса формируется над определенной территорией или акваторией и приобретает стабильный набор характеристик (температуру, влажность, давление, запыленность), пока пребывает над «родным» очагом формирования;
• Воздух всегда перемещается из областей повышенного давления в области пониженного давления, поэтому воздушная масса вторгается на «чужие» территории;
• Если вторжение происходит быстро, воздушная масса в течение первых дней сохраняет свои свойства и резко меняет погоду на новом месте (например, вторжение тропического воздуха в среднюю полосу России приносит зной и засуху, а арктического — заморозки);
• Если же воздушная масса задерживается над новой поверхностью надолго, она нагревается или остывает, насыщается влагой или иссушается — этот закономерный процесс перестройки свойств называется трансформацией (например, тропический воздух постепенно охлаждается, дает осадки и превращается в умеренный).

Пассаты — это устойчивые постоянные ветры тропических широт, которые круглый год непрерывно дуют из областей повышенного атмосферного давления в районе 30° с. ш. и 30° ю. ш. в сторону экваториальной области пониженного давления. Под действием осевого вращения Земли (эффект Кориолиса) они отклоняются к западу, поэтому в Северном полушарии дуют с северо-востока, а в Южном — с юго-востока, сходясь в экваториальной зоне штилей.

Другие господствующие ветры планеты образуются в результате перетекания воздуха между смежными поясами атмосферного давления под воздействием отклоняющей силы Кориолиса:

• Западные ветры умеренных широт: из субтропических поясов высокого давления (30° широты) воздух устремляется не только к экватору, но и в сторону умеренных широт (60° широты), где давление ниже. При движении вращение Земли отклоняет эти потоки вправо в Северном полушарии и влево в Южном, в результате чего они дуют строго с запада на восток;
• Восточные (стоковые) ветры полярных широт: формируются из-за оттока ледяного и тяжелого воздуха из областей высокого давления полюсов к умеренным широтам, отклоняясь силой Кориолиса и приобретая восточное направление;
• Муссоны: возникают из-за полугодового ритма неравномерного нагрева и остывания суши и океана, меняя направление на 180° между летом и зимой.

На земном шаре выделяют пять основных типов воздушных масс:

• Экваториальные воздушные массы (ЭВМ) — формируются в районе экватора; отличаются высокими температурами и высокой влажностью на протяжении всего года (на морские и континентальные не подразделяются, так как над сушей и океаном на экваторе одинаково тепло и влажно);
• Тропические воздушные массы (ТВМ) — формируются в тропических поясах; всегда горячие; делятся на морские (теплые и влажные) и континентальные (раскаленные, сухие и запыленные);
• Умеренные воздушные массы (УВМ) — формируются в умеренных широтах; их температура заметно меняется по временам года; морские умеренные массы приносят прохладу летом, мягкую зиму и осадки, а континентальные — морозную сухую зиму и жаркое лето;
• Арктические воздушные массы (АВМ) — образуются над ледовыми просторами Арктики в Северном полушарии; крайне холодные, сухие и прозрачные;
• Антарктические воздушные массы (АнВМ) — формируются над ледяным панцирем Антарктиды в Южном полушарии; самые холодные и сухие на планете.

Механизм образования и траектория движения пассатов:

• Причина возникновения: образуются из-за устойчивого перепада атмосферного давления между тропическими поясами высокого давления (30° с. ш. и 30° ю. ш.) и экваториальным поясом низкого давления;
• Влияние силы Кориолиса: если бы Земля была неподвижна, ветры дули бы строго по меридианам с севера на юг и с юга на север. Но суточное вращение планеты с запада на восток отклоняет любые движущиеся тела в Северном полушарии вправо, а в Южном полушарии — влево;
• Направления:
• В Северном полушарии пассат дует с северо-востока на юго-запад (северо-восточный пассат);
• В Южном полушарии пассат дует с юго-востока на северо-запад (юго-восточный пассат).

Западные ветры умеренных широт образуются следующим образом:

• Из субтропических поясов высокого давления (около 30° с. ш. и 30° ю. ш.) воздух оттекает в сторону умеренных широт (около 60° с. ш. и 60° ю. ш.), где давление относительно понижено;
• При движении к полюсам на воздушные потоки воздействует мощная сила Кориолиса, отклоняющая их к востоку (вправо в Северном полушарии и влево в Южном);
• В результате этого сильного отклонения ветры разворачиваются и дуют преимущественно с запада на восток (в Северном полушарии они дуют с юго-запада, а в Южном — с северо-запада), формируя глобальный западный перенос воздушных масс.

Муссоны — это крупные сезонные ветры, меняющие свое направление на противоположное дважды в год вследствие контраста в нагревании материка и океана:

• Летом: суша нагревается Солнцем гораздо быстрее и сильнее воды, воздух над материком поднимается и формируется область низкого давления. Над прохладным океаном давление в это время выше. Поэтому летний муссон дует с океана на сушу, принося мощную облачность, высокую влажность и обильные осадки;
• Зимой: суша быстро остывает, над материком формируется устойчивый массив холодного тяжелого воздуха с высоким давлением. Океан остывает медленно и остается теплее суши (над ним формируется низкое давление). В результате зимний муссон дует с суши на океан, обуславливая сухую, ясную и морозную погоду на материке.

Правильный ответ: б) воздушной массой.

Обоснование: именно воздушная масса представляет собой огромный объем воздуха нижней части атмосферы (тропосферы), сформировавшийся над определенной географической областью и обладающий однородными показателями температуры, влажности и прозрачности.

Правильный ответ: в) пассаты.

Обоснование: слово «пассат» происходит от испанского выражения viento de pasada, что буквально переводится как «ветер, благоприятствующий переезду» (передвижению). Пассаты отличаются исключительным постоянством направления и скорости над тропическими просторами Атлантического и Тихого океанов, благодаря чему каравеллы мореплавателей эпохи Великих географических открытий быстро доходили из Старого Света к берегам Америки.