Систему переміщення повітря над материками та океанами під впливом енергії Сонця називають циркуляцією атмосфери. Внаслідок нерівномірного нагрівання земної поверхні, а також впливу відхиляючої сили обертання Землі навколо своєї осі утворюються пояси з різним атмосферним тиском. Повітря переміщається з поясів з більш високим атмосферним тиском до поясів з нижчим атмосферним тиском. Це основна причина циркуляції атмосфери.
Необхідно враховувати, що пояси атмосферного тиску можуть зміщуватися за сезонами року. На це впливають відмінності у нагріванні материків та океанів. Влітку материки нагріваються швидше та більше, ніж океани; теплий легке повітряспрямовується вгору, створюючи над поверхнею материка розріджений простір, - тиск знижується. Тому повітря переміщається з океанів із вищим тиском на сушу, де спостерігається низький тиск. Взимку, навпаки, суша охолоджується швидше, а океан залишається довгий часбільш теплим і повітря переміщається з суші на море. Також треба зазначити, що влітку Північна півкуля нагрівається більше, взимку – менше. Тому пояси тиску влітку зміщуються на північ, а взимку – на південь. Це відбивається і переміщенні повітря між поясами.
В екваторіальних широтах через високу сонячної радіаціїпротягом року тиск завжди знижений. Це пояснюється тим, що повітря, що нагрівається від земної поверхні, над екватором постійно піднімається (висхідні повітряні потоки) і розтікається на північ і південь від екватора в бік тропічних широт. Внаслідок обертання Землі навколо осі повітря, що рухається, відхиляється на схід. У верхніх шарах тропосфери на висоті 10-12 км. він поступово охолоджується. Над тропіками між 20 та 30 с. та ю. ш. охолоджений на висоті повітря починає опускатися (низхідні повітряні потоки). Тому в тропічних широтах повітря, опускаючись, утворює у приземному шарі (біля поверхні) підвищений тиск. Тут протягом року спостерігаються суцільні пояси підвищеного тиску.
У полярних широтах, над льодовиками Антарктиди і Гренландії, крижаними полями Арктики, що дрейфують, протягом року спостерігаються низькі температуриповітря і підвищений тиск протягом року (повітря холодне і важке).
З поясів високого тиску(тропічних і полярних широт) повітря біля Землі рухається помірним широтам. Тут він нагрівається та піднімається. Внаслідок цього в помірних широтах обох півкуль формуються пояси зниженого тиску.
Таким чином, розподіл атмосферного тиску по земній поверхні має яскраво виражений зональний характер. На Землі формуються пояси низького (екваторіальний та помірні) та високого тиску (тропічні та полярні). Виникаючі пояси тиску є причиною переміщення повітря в різних широтах, над сушею та морем, і визначають загальну циркуляцію атмосфери (рис. 10).
Постійні та сезонні вітри
Розподіл поясів високого та низького тиску Землі викликає виникнення постійних вітрів - пасатів, західних вітрів помірних широт, полярних східних вітрів, сезонних вітрів - мусонів.
Вітри тропічних широт
Пасати- це вітри, які дмуть цілий рік переважно над океаном від тропіків Північної та Південної півкуль до екватора, тобто з області високого тиску в область низького тиску (див. рис. 10). Під впливом обертання Землі навколо осі пасати відхиляються в Північній півкулі вправо, тобто дмуть з північного сходу на південний захід, а в Південному - вліво і спрямовані з південного сходу на північний захід.
Вітри помірних широт
Від тропічних поясів високого тиску повітря надходить як до екватору, а й у помірні широти, де переважає низький тиск. Внаслідок обертання Землі повітряні течії поступово відхиляються на схід. Так вони набувають переважно західний напрямок. Такі вітри, що діють постійно, називають західними вітрами. Вони посилюються взимку і протягом року забезпечують західне перенесення повітря.
Вітри полярних областей
У полярних областях Землі повітря переміщається від полярних областей високого тиску бік зниженого тиску помірних широт. Це переважають північно-східні вітри у Північній півкулі та південно-східні - у Південній. Під впливом обертання Землі вітри посилюються та приймають східний напрямок (звідки дмуть) та сприяють загальному східному перенесенню повітря. Антарктичні вітри, на відміну від арктичних, стійкі та мають великі швидкості.
Сезонні вітри
Постійна загальна циркуляція атмосфери порушується сезонною циркуляцією. На відміну від постійних вітрів, сезонне переміщення повітря пов'язане з меридіональним переміщенням повітря і викликане температурними відмінностями між сушею і морем і неоднаковим тиском над ними. Такі сезонні вітри, що змінюють свій напрямок двічі на рік, називають мусонами. Літні мусони дмуть з холодних океанів з високим тиском на нагріті материки з низьким тиском. Вони приносять прохолодне насичене вологою повітря і викликають випадання опадів. Зимовий мусон дме з материків з високим тиском на океан з низьким тиском. Він несе холодне і сухе повітря, малохмарну суху погоду (рис. 11). Дія позатропічних мусонів проявляється в східних частинахматериків, де з ними є сусідами величезні простори океанів (на Далекому СходіРосії, в , на Алясці). (Знайдіть на карті атласу області дії пасатів, західних вітрів, полярних східних вітрів, мусонів.)
У тропічних широтах Землі мусони пов'язані з відмінностями в температурі та тиску взимку та влітку між Північною та Південною півкулями. Вони сприяють обміну повітря між півкулями ( Тропічна Африкана північ від екватора, Східна Африка на південь від екватора, Індостан, Індокитай, Східний Китай та ін).
Розподіл опадів Землі
Атмосферні опади земної поверхні розподіляються нерівномірно (рис. 12). Головні причини нерівномірного розподілу опадів – температура повітря та загальна циркуляція атмосфери. Розподіл опадів Землі також залежить від становища території щодо Світового океану, близькості теплих чи холодних течій, рельєфу. (Вивчіть фактори розподілу атмосферних опадів на земній кулі.)
Температура повітря та загальна циркуляція атмосфери визначають зональне випадання атмосферних опадів.
Для екваторіального поясухарактерно максимальна кількістьопадів – до 2000 мм на рік. На схилах деяких гір випадає до 6000–7000 мм, а, наприклад, на схилах вулкана Камерун (Африка) – 10 000 мм. Велика кількість опадів зумовлена високою вологістю, а також пануванням висхідних потоків повітря, що сприяють утворенню хмар. Абсолютний максимум опадів припадає на передгір'я Гімалаїв (Черапунджі – 12 000 мм). У тропічних поясах випадає протягом року найменша кількість опадів (100-250 мм). Це Сахара, пустелі Аравії, Західної Австралії та інші території земної кулі. Мінімальна кількістьпритаманно пустелі Атакама (0,01 мм). Особливо бідні на опади західні узбережжя материків, що омиваються холодними течіями (Перуанським, Каліфорнійським, Бенгельським, Західно-Австралійським). Східні узбережжя материків у тропіках (Флорида, південно-східні частини Азії та Африки, Східна Австралія) зрошуються дощами, що приносяться пасатами та мусонами.
У помірних широтах за умов зниженого атмосферного тиску кількість опадів збільшується. Значна кількість опадів у помірних широтах Північної півкулі пов'язана із західними вітрами. Однак існують відмінності через великої площіматериків. На заході ( Західна Європа, північний захід Північної Америки, західні схили Анд) під впливом морських повітряних мас опади досягають 2000-3000 мм і більше. У центральній частині кількість опадів становить від 600 мм на заході до 300 мм на сході. У районах дії мусонів (східні узбережжя Північної Америки та Євразії) кількість опадів збільшується до 1000 мм.
Холодні області полярних широт в обох півкулях відрізняються малою кількістю опадів (менше 250 мм). Основними причинами є слабка сонячна радіація, низькі температури повітря, незначна випаровування.
На всій Землі протягом року випадає 520 тис. км3 опадів. З них над океанами – 79 % та над сушею – 21 %. В області екватора опадів випадає багато майже половина всіх опадів Землі. У тропічних і полярних поясах (в областях високого тиску) опадів випадає мало - там розташовується більшість тропічних і арктичних пустельземної кулі.
Над земною поверхнею формуються постійні вітри – пасати (у тропічних широтах), західні вітри (в помірних широтах), східні вітри полярних областей та сезонні – мусони. У поясах низького атмосферного тиску опадів випадає багато, а поясах високого - мало.
Нерівномірність надходження сонячної радіації в ті чи інші регіони Землі є головною причиною циркуляції Вм атмосфери з утворенням циклонів та антициклонів. Циркуляція атмосфери - найважливіший кліматоутворюючий процес, що сприяє перенесенню тепла і вологи з одних регіонів до інших і визначальний характер До. у будь-якій точці поверхні земної кулі. Існування циркуляції атмосфери зумовлено, головним чином, неоднорідним розподілом атмосферного тиску, викликаним в основному різним припливом сонячної радіації в тих чи інших широтах, різними фізичними властивостями земної поверхні (суші, моря та льоду), а також впливом, що відхиляє обертання Землі на повітряні.
Сукупність цих чинників визначає місцезнаходження і переміщення постійних і сезонних центрів впливу атмосфери, тобто. великих областей атмосфери з величезним переважанням антициклонів (областей підвищеного атмосферного тиску) чи циклонів (областей зі зниженим атмосферним тиском). Розміщення центрів дії атмосфери відбиває найбільш стійкі особливості загальної циркуляції атмосфери. Розрізняють постійні центри дії атмосфери, які протягом усього року проявляються – екваторіальну депресію; області високого атмосферного тиску над тридцятими широтами північної та південної півкуль (Азорський антициклон (max), Північно-Тихоокеанський/Гавайський max, Південно-Атлантичний max, Південно-Індійський max, Південно-Тихоокеанський max); депресії субполярних широт (Ісландська депресія (min), Алеутський min, Субантарктичний min); полярні області високого атмосферного тиску (Арктичний антициклон (max), Антарктичний max), а також сезонні центри дії атмосфери, освіта яких пов'язана з інтенсивним прогріванням або охолодженням внутрішніх районів материків у літній та зимовий сезони – наприклад, Азіатський антициклон, Канадський антициклон, Сахар Аравійський min, Південно-Азіатський min. Атмосферний тиск не має великого безпосереднього значення для кліматів, але непряме його значення не можна недооцінювати. В результаті нерівномірного розподілу атмосферного тиску виникає рух повітря щодо земної поверхні, зазвичай горизонтальне, яке спрямоване від високого тиску до низького. Це рух не що інше, як вітер.
Існування постійних центрів дії визначає формування постійних вітрів. Для тропічного поясахарактерна пасатна циркуляція.
Схема розподілу тиску та вітрів на земній поверхні
Пасат– це постійний вітер тропічних широт, його виникнення пов'язане з відпливом повітря з високого тиску над тридцятими широтами в область екваторіальної депресії. Під впливом сили Коріоліса пасати у північній півкулі мають північно-східний напрямок, у південній півкулі – південно-східний напрямок. Пасати тропічної зони характеризуються дивовижною сталістю напряму та відносно рівномірною швидкістю. Тому у тропічних широтах утворюється пояс східних вітрів. Зона тропічних східних вітрів по обидва боки екватора, включаючи внутрішньотропічну зону конвергенції, займає саму велику площупроти іншими ланками загальної циркуляції атмосфери.
Для позатропічної зони характерним є західний перенесення повітря і в цих широтах формується поле західних вітрів. Західні вітри- Це постійні вітри помірних широт. Їх формування зумовлено падінням температури повітря та атмосферного тиску від субтропіків (області високого тиску над тридцятими широтами) до субполярних широт. Меридіонально спрямовані (внаслідок існування баричного градієнта) повітряні течії відхиляються силою Коріоліса вправо північній півкулі і вліво – у південному, тобто. в обох випадках із заходу на схід. Зона західного перенесення Вм відрізняється інтенсивною циклонічною діяльністю.
Зони загальної циркуляції змінюють своє положення відповідно до річним ходомвисоти Сонця, що є причиною стійкого чергування переважаючих напрямків вітру на околицях цих зон. Хоча їхнє зміщення і незначне, але воно грає велику рольу формуванні кліматичних умов перехідних кліматичних поясів (субарктичного, субтропічного, субекваторіального).
Вітер – одне з основних понять метеорології. Розрізняють пряму дію вітру: рельєфоутворюючий чинник, впливає форму рослин, сприяє перенесення насіння рослин, викликає морські течії, регулює дальність поширення морських і материкових впливів тощо. Але більше значення, Чим прямий вплив вітру, мають його непрямі ефекти, бо саме вітру ми зобов'язані змінами погоди, пов'язаними з переміщенням різних Вм з їх різноманітними властивостями.
Повітряні маси- відносно однорідні частини тропосфери, порівняні з великими частинами материків і океанів і які мають певні загальними властивостями(температурою, вологістю, тиском тощо); формуються над однорідною поверхнею, що підстилає, в однорідних радіаційних умовах; переміщуються як ціле одному з течій загальної циркуляції атмосфери (що у значною мірою визначає характер кліматичних умов) і відокремлюються друг від друга атмосферними фронтами. За походженням розрізняють: арктичні, антарктичні, помірні широти, тропічні та екваторіальні Вм з підрозділом їх (крім екваторіальних) на морський і континентальний типи.
Фронтальні зони, що формуються в зоні контакту Вм, мають велику нестійкість атмосфери. Для арктичного та полярного атмосферних фронтів характерно утворення циклонів, великих атмосферних вихорів. Циркуляція повітря у вихорах спрямована у північній півкулі проти, а південній – за годинниковою стрілкою, з відхиленням до центру циклону у нижніх шарах атмосфери. У різних частинах циклону спостерігаються значні температурні контрасти. Проходження циклонів зазвичай супроводжується посиленням хмарності та опадів, зміною температури повітря та різкою зміною погоди.
Схема розвитку фронтального циклону (за С.П. Хромовим)
У внутрішньотропічній зоні конвергенції (зони зіткнення в атмосфері пасатів Північної та Південної півкуль, або пасату та екваторіального мусону) спостерігаються сильні висхідні струми повітря, що призводять до утворення потужної хмарності та випадання рясних опадів.
На території Північних материків, більша частина яких розташовується в помірному, субарктичному та субтропічному поясах, панує західний перенесення Вм помірних широт. Ісландський і Алеутський баричні мінімуми, що формуються над океанічними басейнами в районі 60 0 пн. Північні материки. Найбільше вплив західних вітрів проявляється у західно-приокеанічних секторах Євразії та Північної Америки у субарктичному, помірному поясах, де формуються морські типи клімату, що відрізняються теплою для даних широт взимку, прохолодним літом і великою кількістюопадів, що випадають протягом усього року з невеликою перевагою зимових опадів. У західно-приокеанічному секторі субтропічного поясу формується середземноморський клімат з вологою зимою (вплив західних вітрів) та сухим спекотним літом (через літнє становище субтропічних антициклонів).
У межах південних тропічних материків, основна площа території яких розташована в екваторіально-тропічних широтах, панує циркуляція пасату. У тропічних широтах всіх південних тропічних материків пасати безпосередньо беруть участь у освіті кліматів східних узбереж. На схід Південної Америки, Австралії та Південної Африкипасати приносять МТВ. Вони сприяють випаданню опадів на східних схилах берегових піднятий. У літній часкількість опадів зростає, т.к. посилюється пасатна циркуляція і вміст вологи Вм зростає. З просуванням углиб континентів, Вм трансформуються та кількість опадів знижується. Швидше перетворення МТВ на кТВ відбувається в холодний період. Для цих районів характерні вологі тропічні (пасатно вологі) клімати.
Особливо велику роль циркуляція пасатного типу відіграє у формуванні клімату північної, найбільш широкої частини Африки, яка до того ж розташована у безпосередньому сусідстві з величезним материковим блоком Євразії. Північно-східний пасат стійко спостерігається протягом усього року між 300 і 170 пн.ш. над територією північної Африки. Вм, перенесені пасатним потоком, формуються в області підвищеного тиску тридцятих широт, що знаходиться над північчю Африки та Аравією. За своїми властивостями це кТВм, які дуже сухі та опадів не дають. Тому, у зоні впливу цього повітряного потоку формується найбільша площею пустеля світу – Сахара. Сахару називають «дітищем північно-східного пасату».
У зимовий період над внутрішніми районамиПівнічні материки розвиваються великі області з високим атмосферним тиском: Канадський, Північно-Американський, Азіатський антициклони. Найбільшою стійкістю відрізняється Азіатський антициклон, центр якого розташований над північною Монголією та південним Забайкаллем. Вм, що формуються в цих областях підвищеного тиску, відрізняються сухістю та дуже низькими температурами. Розтікання Вм з Азіатського антициклону зумовлює зниження температур та відсутність зимових опадів на величезних просторах Північної, Центральної, Східної Азії.
У літній періодвнутрішні райони материків прогріваються, з них формуються баричні депресії, у яких затягуються Вм з околиць материків. Наприклад, літні мусоноподібні вітри з Мексиканської затоки, зіткнення тихоокеанських та атлантичних Вм над внутрішніми районами Мексиканського нагір'я з розвитком внутрішньотропічної конвергенції; аналогічні процеси розвиваються влітку південної півкулі над внутрішніми районами Південної Африки.
З огляду на загальної циркуляції атмосфери у низці регіонів проявляється місцева циркуляція, обумовлена географічними особливостями відповідної території: характером рельєфу, різкими контрастами температури повітря, підстилаючою поверхнею та інших. Існує багато локально обумовлених вітрів, які мають місцеві назви. Серед місцевих вітрів відокремлені групи утворюють бризові вітри, гірсько-долинні вітри, низхідні (фенові) вітри, синоптичні регіональні вітри (їх формування пов'язане зі специфічною синоптичною ситуацією, що частіше повторюється): сироко, самум, хамсин, віллі-вілі. ; штормові (торнадо, смерч, тайфун) вітри.
Структура загальної циркуляції атмосфери загалом дуже складна як у часі, і у просторі. Для неї характерне чергування зональних та меридіональних рухів, що ускладнює складання її схем. Загальна циркуляція атмосфери ще й у деталях недостатньо вивчена. У посібнику розглядаються лише географічні особливості циркуляції нижньої половини атмосфери, де зосереджена основна маса (до 90% і більше) вологи, що міститься в ній.
На висотах за кілька кілометрів над здебільшогоземної кулі переважають західні вітри. Це з зменшенням температур до високих широт; у більш холодному повітрі тиск по вертикалі падає швидше, і на висотах над полярними районами тиск виявляється зниженим. Лише між екватором та тропіками (і то не скрізь чи не у всі сезони) переважають східні вітри, про що можна судити за картами потоків вологи. У поверхні землі картина складніша. У високих широтах виділяється зона вітрів із східної складової. У нижчих широтах виникають сезонні особливості вітрів, зумовлені відмінностями температур між півкулями, між океанами та сушею, які у загальному сенсі можна назвати мусонними. Взаємодія мусонних та зональних вітрів загальної циркуляції призводить до її ускладнення. Материки можуть зазнавати в різні сезони впливу повітряних потоків з боку різних океанів (наприклад, Східна Азіяу першій половині року відчуває вплив Індійського океану, тоді як у другу половину-Тихого). Мусонні потоки можуть не отримувати компенсації у верхніх шарах, там мусонна складова пригнічується загальним зональним перенесенням. З цієї причини в помірних і субтропічних широтах мусонні тенденції, характерні для східних узбереж, слабо проявляються на західних частинах материків, де переважають зональні складові загальної циркуляції. В екваторіальних районах західні узбережжя материків можуть зазнавати мусонних впливів навіть більше за східні.
У найзагальнішому вигляді режим опадів та перенесення вологи по широтних географічних зонах може бути описаний, згідно з Б. П. Алісовим, наступним чином.
Екваторіальна зонахарактеризується відносно слабкими вітрами та перенесенням вологи. Однак райони, де сильні мусонні тенденції та циркуляційні зони протягом року мігрують по широті, по черзі зазнають впливу пасатів обох півкуль. Причому влітку перехід пасату через екватор призводить до перетворення його на вітер із західною складовою. У цьому процесі беруть участь і вітри вищих верств атмосфери (на карті екваторіальна зона в подібних районах перервана).
Хід опадів відносно рівномірний з тенденцією до максимуму навесні та восени. Однак в умовах зі складною орографією та взаємодією мусонів, наприклад в Індонезії, річний перебіг опадів сильно відрізняється навіть на близьких відстанях. Залежно від того, чи є район навітряним чи підвітряним до орографічних перешкод, опади суттєво різняться, проте екстремальні значення для материків тут не відзначаються.
Зона екваторіальних мусонів характеризується суттєвими переносами вологи, що змінюють напрямок по сезонах. У більшій частині зони, особливо біля побережжя та орографічних перешкод, опади дуже великі (Черапунджі в Індії, Дебунджа в Камеруні, Андагойа в Колумбії). Опади переважно випадають влітку, зима суха. Виняток становлять східні береги материків, де літній мусон приходить із суші, перевалюючи через гори (В'єтнам, Сомалі), а зимовий йде з океану західною периферією океанічного антициклону. Опади протягом року тут випадають відносно рівномірно.
На східних узбережжях материків (острів Мадагаскар та Австралія) багато опадів приносять тропічні циклони, що приходять найчастіше восени (у Бенгальській затоці навесні та восени, в Аравійській - дещо більше навесні, втім, в останньому циклони дуже рідкісні).
Пасатна зона обох півкуль знаходиться від осі субтропічних антициклонів до екватора. У нижніх шарах атмосфери області високого тиску, так звані «стаціонарні антициклони» (азорський, гавайський та антициклони у кожному з трьох океанів у південній півкулі), зберігаються лише над океанами. Влітку над материками в нижніх шарах атмосфери вони зникають, зберігаючись у високих шарах як незначних низхідних рухів. Це ускладнює утворення опадів у пасатній зоні, а над тропічними пустельми утворюються замкнуті областізниженого вмісту вологи атмосфери.
У північній півкулі океанічні антициклони краще виражені влітку, у південно-взимку, що пов'язано з перерозподілом повітря між півкулями. У південній півкулі сезонний перерозподіл повітря між материками та океанами через незначність площі суші в цих широтах істотної ролі не відіграє. У зоні пасатів до значних висот у тропосфері панують східні вітри, що викликають чималі перенесення вологи. Сухість пасатних вітрів у нижніх шарах та ясне небопри великому припливі сонячної радіації призводять у цій зоні до великого випаровування з океанів, що значно перевищує опади.
У решті зон має місце зворотне співвідношення. Здебільшого пасатної зони опадів випадає мало, а місцями вони практично відсутні. Опади малі як через низхідні рухи, так і через пасатну інверсію, що особливо низько опускається на східній периферії океанічних антициклонів.
на західних берегівокеанів, підвітряних до пасату, океанічне повітря потрапляє на материк лише у процесі бризової циркуляції. Зменшенню опадів сприяє вихід біля узбережжя холодних глибинних вод, а також холодні течії та опускання повітря по схилах берегових гірських ланцюгів материка (Анди). Найменша кількість опадів у цій зоні спостерігається в глибині материків та на них західних узбережжях. При цьому область зменшення опадів проникає глибоко в океан, захоплюючи прибережні острови, так і центральну його частину. Лише у західних частинах океанів та на східних узбережжях материків (наприклад, у Центральній Америці), де пасат зволожується і втрачає свою меридіональну складову, а інверсія піднімається і послаблюється, навітряні гористі ділянки зволожуються рясно (на Гавайських островах в одному з пунктів близько 12000 мм за рік), в підвітряних частинах островів випадає всього кілька сотень міліметрів. На східні узбережжя тут проникають ще тропічні циклони (у Центральній Америці через вузькість суші вони проходять і на Тихоокеанське узбережжя).
Субтропічна зонациркуляціїрозташовується на зовнішній периферії пасатної зони. Її особливості проявляються здебільшого у літню пору. Взимку тут переважає мінлива циркуляція помірних широт. У цій зоні переноси вологи влітку зберігають східний, а взимку західний напрямок. Над океанами, островами та західних частинах материків літо сухе, а зима волога, з частим проходженням циклонів помірних широт (Середземномор'я та інших.).
У глибині материків максимум опадів переходить на весну, коли за більш високої температури повітря міститься більше вологи, а циклонічна діяльність на фронті помірних широт найбільш розвинена. Однак у глибині материків, крім високогірних районів, сухо (переважає ландшафт степу та пустелі). У сприятливих орографічних умовах річна сума опадів зменшується за кілька міліметрів (пустеля Такла-Макан, Долина Смерті).
На східних узбережжях Азії, Африки та Північної Америки і в цій зоні розвивається мусонна циркуляція, що призводить до їхнього рясного зволоження з переважним літнім максимумом опадів.
У зоні помірних широтпанівним є західне перенесення. У нижніх шарах на південній периферії зони (північна півкуля) він може бути і східним, переважне напрямок тут слабо виражено, а на деякій висоті перенесення змінюється західним, що і визначає загальний потік вологи. У цій зоні приплив радіації в порівнянні з попередніми зонами істотно слабшає, і в усі сезони, за винятком літа, він сильно змінюється з широтою. Це призводить до великих контрастів температури, інтенсивної атмосферної циркуляції та мінливості погоди день у день. У цій зоні виникають також великі річні і особливо сезонні відмінності температури між материками та океанами, що викликають формування взимку всередині материків антициклонів (найпотужнішого в Євразії). Влітку над материками тиск знижений. Над океанами сезонний перебіг тиску зворотний. Сезонні мінімуми тиску зрушені на периферію зони до субполярних районів. Через великі сезонні відмінності між материками та океанами в потоках вологи виникають досить великі меридіональні складові.
Атмосферна циркуляція та швидкості повітряних потоків відповідно до температурних контрастів у холодний час більше, ніж улітку, що дещо зменшує річний хід переносів вологи, обумовлений відмінностями вологовмісту. У середньому майже весь рік вміст вологи атмосфери у відповідних широтах над океаном більше, ніж над сушею (або близько до нього). Кількість опадів та їх річний перебіг різноманітні. Переважна більшість опадів над випаровуванням, як правило, наростає до полярних районів.
Над океанами та прибережними районами (а також у горах) взимку випадає опадів більше, ніж влітку та навесні, але у напрямку в глиб материка під впливом зимового вихолоджування (а в подальшому і збільшення антициклональності) літні (або весняні) опади починають переважати над зимовими. У центральних та східних частинах материка опадів узимку (наприклад, в Азії) може випадати зовсім мало. Мусонні тенденції у східній частині материка призводять до збільшення меридіональних складових узимку (від полярних, а влітку від екваторіальних широт). Це призводить до великого річного ходу вмісту вологи: взимку воно мало, а влітку дуже велике.
У західних частинах материків меридіональні складові циркуляції виражені слабше і характеризуються зворотним річним ходом, у якому різницю між літом і взимку згладжені. У південній півкулі у цій зоні майже немає суші. Вузька смугасуші південної Америки, Півдня Тасманії та південного острова Нової Зеландії занадто незначна і різко виражених сезонних особливостей не викликає, крім Анд, в орографічній тіні яких зменшується вміст вологи атмосфери. Вплив материків, розташованих на північ (в інших кліматичних зонах) поширюється і на зони помірних широт (наприклад, у Тасмановому морі). Субарктична зона, де влітку чітко виражена циркуляція помірних широт, а взимку полярних, виділяється лише північній півкулі. У південній океанічній півкулі сезонні зміни меж циркуляції малі. Особливості цієї зони доцільно розглянути разом із циркуляцією арктичної зони.
У полярних зонах обох півкульциркуляція має ряд загальних рис та суттєві відмінності, пов'язані головним чином з розподілом океанів та суші. Характерною рисоюцих частин обох півкуль є панування льодів - материкових льодовиків на суші та плавучих айсбергів на морях. Льодовики значно збільшують висоту суші. Крім того, суша в цих районах (Гренландія на півночі, Антарктида на півдні) гориста та висока. Це створює дуже суворі кліматичні умови на суші, низькі температури протягом усього року, незначний вміст вологи, а в центральних частинах Антарктиди дуже малі опади. Материки та великі островиЦі широти цілий рік є центрами холоду. Взимку, в полярну ніч, це відбувається у зв'язку з великим вихолоджуванням у порівнянні з тією ж висотою у вільній атмосфері-літом через велику відбивну здатність снігу і льоду при низьких температурах. Тому великі ділянки суші мають тенденцію ставати центрами циркуляційних процесів.
Морські льодитакож є джерелами вихолоджування, але цей вплив сильніше проявляється влітку. Взимку ж вони виявляються навіть теплішими за суші, але набагато холоднішими за незамерзлу частину океану. Кордон полярних льодіву часі нестійка. Із цим фактором пов'язані багаторічні коливання клімату. У полярних областях, особливо над сушею, є тенденція до утворення антициклонів, а на зовнішньому кордоні повітряних мас, що сформувалися в цих областях, виникає арктичний (у південній півкулі-антарктичний) фронт та розвивається циклонічна діяльність. На периферії полярних областей зволоження досить значне. Оскільки умови цих областей певною мірою визначають міжширотні контрасти температур, вони впливають на зволоження помірних і навіть низьких широт та беруть участь у формуванні багаторічних коливань опадів. Циклони проникають і в глиб полярних областей, особливо в Арктиці. Перенесення вологи в нижніх шарах атмосфери в полярних областях обох півкуль мають переважно східну складову, але з висотою вітер швидко переходить на західні румби, і загальний потік вологи влітку набуває західної складової. Взимку потоки вологи дуже малі і у високих широтах мають напрямок зі сходу на захід.
Таким чином, головна роль атмосферної циркуляції в водному балансіземної кулі - це формування опадів та перенесення тепла та вологи. Повітряні течії, що створюються загальною циркуляцією, перемішують водяну пару, що формується над океаном і сушею, упорядковують поверхневі течіїв океанах і посилюють випаровування.
РОЗДІЛ 2. ВОДНИЙ БАЛАНС ЄВРОПИ
— важливий факторформування клімату. Вона виражена рухом різних типів повітряних мас.
Повітряні маси- Це рухливі частини тропосфери, що відрізняються один від одного температурою і вологістю. Повітряні маси бувають морськимиі континентальними.
Морські повітряні масиформуються над Світовим океаном. Вони більш вологі порівняно з континентальними, що утворюються над суходолом.
В різноманітних кліматичних поясахЗемлі формуються свої повітряні маси: екваторіальні, тропічні, помірні, арктичніі Антарктичні.
Переміщаючись, повітряні маси довго зберігають свої властивості і тому визначають погоду тих місць, куди вони приходять.
Арктичні повітряні масиформуються над Північним Льодовитим океаном(взимку - і над північчю материків Євразія і Північна Америка). Вони відрізняються низькою температурою, невисокою вологістю та підвищеною прозорістю повітря. Вторгнення арктичних повітряних мас помірні широти викликають різке похолодання. При цьому встановлюється переважно ясна та малохмарна погода. При просуванні в глиб материка на південь арктичні повітряні маси трансформуються в сухе континентальне повітря помірних широт.
Континентальні арктичніповітряні маси формуються над крижаною Арктикою (у центральній та східній її частинах) та над північним узбережжямматериків (взимку). Їх особливостями є дуже низькі температури повітря та низький вміст вологи. Вторгнення континентальних арктичних повітряних мас на материк призводить до сильного похолодання за ясної погоди.
Морські арктичніповітряні маси формуються в тепліших умовах: над вільною від льоду акваторією з вищою температурою повітря і більшим вмістом вологи — це європейська Арктика. Вторгнення таких повітряних мас на материк узимку навіть викликають потепління.
Аналогом арктичного повітря Північної півкулі у Південній півкулі є антарктичні повітряних мас.Їх вплив поширюється на більшою міроюна прилеглі морські поверхні та рідко на південну околицюматерика Південної Америки.
Помірний(Полярне) повітря - це повітря помірних широт. Помірні повітряні маси проникають у полярні, а також субтропічні та тропічні широти.
Континентальні помірніповітряні маси взимку зазвичай приносять ясну погоду з міцними морозами, а влітку досить теплу, але хмарну, нерідко дощову, з грозами.
Морські помірніповітряні маси на материки переносяться західними вітрами. Їх відрізняють висока вологість та помірні температури. Взимку морські помірні повітряні маси приносять похмуру погоду, сильні опади та відлиги, а влітку – велику хмарність, дощі та зниження температури.
Тропічніповітряні маси формуються в тропічних та субтропічних широтах, а влітку - і в континентальних районах на півдні помірних широт. Тропічний повітря проникає в помірні та екваторіальні широти. Висока температура - загальна характеристика тропічного повітря.
Континентальні тропічніповітряні маси відрізняються сухістю та запиленістю, а морські тропічні повітряні маси- Високою вологістю.
Екваторіальне повітря,що виникає в області Екваторіальної депресії, дуже теплий та вологий. Влітку в Північній півкулі екваторіальне повітря, зміщуючись на північ, залучається до циркуляційної системи тропічних мусонів.
Екваторіальні повітряні масиформуються в екваторіальній зоні. Їх відрізняють високі температуриі вологість протягом усього року, причому це стосується повітряних мас, що формуються як над сушею, так і над океаном. Тому на морські та континентальні підтипи екваторіальне повітря не поділяється.
Вся система повітряних течій в атмосфері називається загальною циркуляцією атмосфери.
Атмосферний фронт
Повітряні маси постійно рухаються, змінюють свої властивості (трансформуються), але з-поміж них залишаються досить різкі межі — перехідні зонизавширшки кілька десятків кілометрів. Ці прикордонні зони називаються атмосферними фронтамиі характеризуються нестійким станом температури, вологості повітря;
Перетин такого фронту із земною поверхнею називається лінією атмосферного фронту.
При проходженні атмосферного фронту через якусь місцевість з неї змінюються повітряні маси і, як наслідок, погода.
Для помірних широт характерні передні опади. У зоні атмосферних фронтів виникають великі хмарні утворення протяжністю тисячі кілометрів і випадають опади. Як вони з'являються? Атмосферний фронт можна як кордон двох повітряних мас, яка нахилена до земної поверхні під дуже малим кутом. Холодне повітря знаходиться поруч із теплим і над ним у вигляді пологого клина. При цьому тепле повітря піднімається вгору клином холодного повітря і охолоджується, наближаючись до стану насичення. Виникають хмари, у тому числі випадають опади.
Якщо фронт переміщається у бік холодного повітря, що відступає, настає потепління; такий фронт називається теплим. Холодний фронт, навпаки, насувається на територію, зайняту теплим повітрям (рис. 1).
Мал. 1. Типи атмосферних фронтів: а – теплий фронт; б - холодний фронт
Атмосферні опади належать до метеорологічних елементів, що сильно залежать від цілого ряду місцевих особливостей ландшафту.
Проте спробуємо простежити, які умови впливають на їх розподіл.
Насамперед необхідно відзначити значення температури повітря. Температура зменшується від екватора до полюсів; отже, у тому напрямі зменшуються як інтенсивність випаровування, і вологоємність повітря. У холодних областях випаровування невелике, та й холодне повітрянеспроможна розчинити у собі багато водяної пари; отже, при конденсації з нього не може виділитися велика кількість опадів. У теплих областях сильне випаровування та велика вологоємність повітря призводять при конденсації водяної пари до рясного виділення опадів. Таким чином, на Землі неминуче має проявлятися закономірність, яка полягає в тому, що в теплих областях опадів особливо багато, а в холодних їх мало. Закономірність ця насправді і проявляється, але, як і інші явища в природі, вона ускладнена, а подекуди взагалі затушована цілою низкою інших впливів і насамперед циркуляцією атмосфери, характером розподілу суші і моря, рельєфом, висотою над рівнем океану і морськими течіями.
Знаючи умови, необхідні конденсації водяної пари, можна передбачити, як позначається циркуляція атмосфери на розподілі опадів. Так як повітря є переносником вологи, а його рух охоплює величезні простори на Землі, то це неминуче веде до згладжування відмінностей у кількості опадів, що зумовлюються розподілом температури в областях, де повітря відчуває підняття (над екватором, в циклонах, на навітряних схилах гірських хребтів), створюється обстановка, сприятлива для випадання опадів, та інші чинники стають підлеглими. У тих же місцях, де переважають низхідні рухи повітря (у субтропічних максимумах, в антициклонах взагалі, в області пасатів, на підвітряних схилах гір тощо), опадів буває набагато менше.
Прийнято вважати, що кількість опадів у цій місцевості високого ступенязалежить від її близькості до моря чи віддаленості від моря. Насправді відомо чимало прикладів, коли на океанічних узбережжях розташовуються дуже сухі райони Землі і, навпаки, далеко від моря, всередині країни (як, наприклад, на східному схилі Анд у верхів'ях Амазонки), випадає величезна кількість опадів. Справа тут не стільки у віддаленні від моря, скільки в характері циркуляції атмосфери та влаштуванні поверхні, тобто у відсутності чи наявності гірських хребтів, що заважають пересуванню повітряних мас, що несуть вологу. При південно-західному мусоні в Індії повітряні маси проходять над пустелею Тар, не зрошуючи її дощами, оскільки рівнинний рельєф не перешкоджає руху повітря, а нагріта пустеля чинить на повітряні маси швидше вплив, що висушує. Але той самий мусон на навітряному схилі Західних Гат, а про південних схилах Гімалаїв, залишає дуже багато вологи.
Необхідність виділення в особливий тип орографічних опадів свідчить про винятково велику роль устрою земної поверхні в розподілі опадів. Щоправда, у разі, як й у всіх інших, рельєф має значення як сам собою, як механічне перешкода, а й у поєднані із абсолютною висотою і циркуляцією атмосфери.
Проникнення теплих морських течій у високі широти сприяє утворенню атмосферних опадів внаслідок того, що з теплими течіямипов'язана циклонічна циркуляція атмосфери. Холодні течії надають протилежну дію, оскільки над ними розвиваються зазвичай відроги високого тиску.
Зрозуміло, жоден із перерахованих факторів не впливає на розподіл опадів незалежно від інших. У кожному випадку випадання атмосферної вологирегулюється складною та часом суперечливою взаємодією як загальних, так і місцевих агентів. Однак, якщо відволіктися від деталей, до основних умов, що визначають розміщення опадів в ландшафтній оболонці, все ж необхідно віднести температуру, загальну циркуляцію атмосфери і рельєф.