Циркуляция воздушных масс это: Циркуляция воздушных масс

Содержание

Циркуляция воздушных масс

Подробно:


© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

27. Циркуляция воздушных масс.

Перемещение воздушных масс в атмосфере определяется тепловым режимом и изменением давления воздуха. Совокупность основных воздушных течений над планетой называется общей циркуляцией атмосферы. Основные крупномасштабные атмосферные движения, слагающие общую циркуляцию атмосферы: воздушные течения, струйные течения, воздушные потоки в циклонах и антициклонах, пассаты и муссоны.

Движение воздуха относительно земной поверхности – ветер – появляется потому, что атмосферное давление в различных местах воздушной массы неодинаково. Принято считать, что ветер – это горизонтальное движение воздуха. На самом деле воздух движется обычно не параллельно поверхности Земли, а под небольшим углом, т.к. атмосферное давление меняется и в горизонтальном и в вертикальном направлениях. Направление ветра (северный, южный и т.д.) означает, откуда ветер дует.

Под силой ветра подразумевается его скорость. Чем она выше, тем ветер сильней. Скорость ветра измеряют на метеорологических станциях на высоте 10 метров над Землёй, в метрах в секунду. На практике силу ветра оценивают в баллах. Каждый балл соответствует двум-трём метрам в секунду. При силе ветра в 9 баллов его уже считают штормовым, а при 12 баллах – ураганом. Распространённый термин «буря» означает любой очень сильный ветер, независимо от количества баллов. Скорость сильного ветра, например, при тропическом урагане, достигает огромных значений – до 115 м/с и более. Ветер возрастает в среднем с высотой. У поверхности Земли его скорость снижается трением. Зимой скорость ветра в целом выше, чем в летнее время. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в умеренных и полярных широтах в тропосфере и нижней стратосфере.

Не совсем ясна закономерность изменения скорости ветра над материками на небольших высотах (100–200 м). здесь скорости ветра достигают самых больших значений после полудня, а самых малых – в ночное время.

Это наблюдается лучше всего летом.

Очень сильные ветры, до штормовых, бывают днём в пустынях Центральной Азии, а ночью наступает полный штиль. Но уже на высоте 150–200 м наблюдается прямо противоположная картина: максимум скорости ночью и минимум днём. Такая же картина наблюдается и летом, и зимой в умеренных широтах.

Много неприятностей может принести порывистый ветер пилотам самолётов и вертолётов. Струи воздуха, движущиеся в различных направлениях, толчками, порывами, то ослабевая, то усиливаясь, создают большое препятствие для движения воздушных судов – появляется болтанка – опасное нарушение нормального полёта.

Ветры, дующие с горных хребтов выхоложенного материка в направлении тёплого моря, называются борой. Это – сильный, холодный, порывистый ветер, дующий обычно в холодное время года.

Многим известна бора в районе Новороссийска, на Черном море. Здесь созданы такие природные условия, что скорость боры может достигать 40 и даже 60 м/с , а температура воздуха понижается при этом до минус 20°С. Бора возникает чаще всего в период с сентября по март, в среднем 45 дней в году. Иногда последствия её были такими: замерзала гавань, лёд покрывал корабли, строения, набережную, с домов срывались крыши, опрокидывались вагоны, суда сбрасывались на берег. Бора наблюдается и в других районах России – на Байкале, на Новой Земле. Известна бора на Средиземном побережье Франции (там она называется мистраль) и в Мексиканском заливе.

Иногда в атмосфере возникают вертикальные вихри с быстрым спиралеобразным движением воздуха. Эти вихри называются смерчами (в Америке их называют торнадо). Смерчи бывают диаметром в несколько десятков метров, иногда до 100–150 м. измерить скорость воздуха внутри смерча чрезвычайно трудно. По характеру производимых смерчем разрушений оценочными величинами скорости вполне могут быть 50–100 м/с, а в особенно сильных вихрях – до 200–250 м/с с большой вертикальной составляющей скорости. Давление в центре поднимающегося вверх столба смерча падает на несколько десятков миллибар.

Миллибары для определения давления обычно используют в синоптической практике (наряду с миллиметрами ртутного столба). Для перевода баров (миллибаров) в мм. ртутного столба существуют специальные таблицы. В системе СИ атмосферное давление измеряется в гектопаскалях. 1гПа=10²Па=1мб=10-3бар.

Смерчи существуют недолго – от нескольких минут до нескольких часов. Но и за это небольшое время они успевают натворить много бед. При подходе смерча (над сушей смерчи иногда называют тромбами) к зданиям разница между давлением внутри здания и в центре тромба приводит к тому, что здания как бы взрываются изнутри – разрушаются стены, вылетают стекла и рамы, срываются крыши, иногда не обходится и без человеческих жертв. Бывают случаи, когда людей, животных, а также различные предметы смерч поднимает в воздух и переносит на десятки, а то и сотни метров. В своём движении смерчи продвигаются на несколько десятков километров над морем и ещё больше – над сушей. Разрушительная сила смерчей над морем меньше, чем над сушей.

В Европе тромбы редки, чаще они возникают в азиатской части России. Но особенно часты и разрушительны торнадо в США. О смерчах и торнадо читайте дополнительно на нашем сайте в разделе Смерчи (торнадо), ураганы и тайфуны.

Атмосферное давление

Атмосферное давление очень изменчиво. Оно зависит от высоты столба воздуха, его плотности и ускорения силы тяжести, которое изменяется в зависимости от географической широты и высоты над уровнем моря. Плотностью воздуха называется масса единицы его объёма. Плотность влажного и сухого воздуха заметно отличается только при высокой температуре и большой влажности. При понижении температуры плотность увеличивается, с высотой плотность воздуха уменьшается медленнее, чем давление. Плотность воздуха обычно непосредственно не измеряют, а вычисляют по уравнениям на основе измеренных величин температуры и давления. Косвенно плотность воздуха измеряют по торможению искусственных спутников Земли, а также из наблюдений за расплыванием искусственных облаков из паров натрия, создаваемых метеорологическими ракетами.

В Европе плотность воздуха у поверхности Земли равна 1,258 кг/м³, на высоте 5 км – 0,735, на высоте 20 км – 0,087, а на высоте 40 км – 0,004 кг/м³.

Чем короче столб воздуха, т.е. чем выше место, тем давление меньше. Но уменьшение плотности воздуха с высотой усложняет эту зависимость. Уравнение, выражающее закон изменения давления с высотой в покоящейся атмосфере, называется основным уравнением статики. Из него следует, что с увеличением высоты изменение давления отрицательное, и при подъёме на одну и ту же высоту падение давления тем больше, чем больше плотность воздуха и ускорение силы тяжести. Основная роль здесь принадлежит изменениям плотности воздуха. Из основного уравнения статики можно вычислить значение вертикального градиента давления, показывающего изменение давления при перемещении на единицу высоты, т.е. убывание давления на единицу расстояния по вертикали (мб/100 м). Градиент давления – это и есть сила, приводящая в движение воздух. Кроме силы градиента давления в атмосфере действуют силы инерции (сила Кориолиса и центробежная), а также сила трения.

Все воздушные течения рассматриваются относительно Земли, которая вращается вокруг своей оси.

Пространственное распределение атмосферного давления называется барическим полем. Это система поверхностей равного давления, или изобарических поверхностей.


Вертикальный разрез изобарических поверхностей над циклоном (Н) и антициклоном (В).
Поверхности проведены через равные интервалы давления p.

Изобарические поверхности не могут быть параллельны друг другу и земной поверхности, т.к. температура и давление постоянно изменяются в горизонтальном направлении. Поэтому изобарические поверхности имеют разнообразный вид – от прогнутых вниз неглубоких «котловин» до выгнутых вверх растянутых «холмов».

При пересечении горизонтальной плоскостью изобарических поверхностей получаются кривые – изобары, т.е. линии, соединяющие пункты с одинаковыми значениями давления.

Карты изобар, которые строятся по результатам наблюдений в определённый момент времени, называются синоптическими картами.

Карты изобар, составленные по средним многолетним данным за месяц, сезон, год, называются климатологическими.


Многолетние средние карты абсолютной топографии изобарической поверхности 500 мб за декабрь — февраль.
Высоты в геопотенциальных декаметрах.

На синоптических картах между изобарами принят интервал, равный 5 гектопаскалям (гПа).

На картах ограниченного района изобары могут обрываться, но на карте всего Земного шара каждая изобара, естественно, замкнута.

Но и на ограниченной карте часто бывают замкнутые изобары, ограничивающие участки низкого или высокого давления. Области с пониженным давлением в центре – это циклоны, а области с относительно повышенным давлением – это антициклоны.

Под циклоном понимают огромный вихрь в нижнем слое атмосферы, имеющий в центре пониженное атмосферное давление и восходящее движение воздушных масс. В циклоне давление возрастает от центра к периферии, а воздух движется против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке – в Южном полушарии.

Восходящее движение воздуха приводит к образованию облачности и к осадкам. Из космоса циклоны выглядят в виде закручивающихся облачных спиралей в умеренных широтах.

Антициклон – это область высокого давления. Он возникает одновременно с развитием циклона и представляет собой вихрь с замкнутыми изобарами и самым высоким давлением в центре. Ветры в антициклоне дуют по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном. В антициклоне всегда существует нисходящее движение воздуха, что препятствует возникновению мощной облачности и продолжительных осадков.

Таким образом, крупномасштабная циркуляция атмосферы в умеренных широтах постоянно сводится к образованию, развитию, движению, а затем к затуханию и исчезновению циклонов и антициклонов. Циклоны, возникающие на фронте, разделяющем тёплую и холодную воздушные массы, движутся в сторону полюсов, т.е. переносят тёплый воздух в полярные широты. Наоборот, антициклоны, возникающие в тылу циклонов в холодной воздушной массе, движутся в субтропические широты, перенося туда холодный воздух.

Над европейской территорией России в год возникают в среднем 75 циклонов. Диаметр циклона достигает 1000 км и более. В Европе за год бывает в среднем 36 антициклонов, часть из которых имеет давление в центре более 1050 гПа. Среднее давление в Северном полушарии на уровне моря равно 1013,7 гПа, а в Южном полушарии – 1011,7 гПа.

В январе в северных частях Атлантики и Тихого океана наблюдаются области низкого давления, названные Исландской и Алеутской депрессиями. Депрессии, или барические минимумы, характеризуются минимальными значениями давления – в среднем около 995 гПа.

В такой же период года над Канадой и Азией возникают области высокого давления, названные Канадским и Сибирским антициклонами. Самое высокое давление (1075–1085 гПа) регистрируется в Якутии и Красноярском крае, а минимальное – в тайфунах над Тихим океаном (880–875 гПа).

Депрессии наблюдаются в районах, где часто возникают циклоны, которые по мере продвижения на восток и северо-восток постепенно заполняются и уступают место антициклонам. Азиатский и Канадский антициклоны возникают благодаря наличию на этих широтах обширных континентов Евразии и Северной Америки. В этих районах зимой антициклоны преобладают над циклонами.

Летом над этими материками схема барического поля и циркуляции коренным образом меняется, и зона образования циклонов в Северном полушарии смещается в более высокие широты.

В умеренных широтах Южного полушария циклоны, возникающие над однородной поверхностью океанов, двигаясь на юго-восток, встречают льды Антарктиды и здесь застаиваются, имея в своих центрах низкое давление воздуха. Зимой и летом Антарктида окружена поясом низкого давления (985–990 гПа).

В субтропических широтах циркуляция атмосферы различна над океанами и в районах соприкосновения материков и океанов. Над Атлантическим и Тихим океанами в субтропиках обоих полушарий имеются области высокого давления: это Азорский и Южноатлантический субтропические антициклоны (или барические минимумы) в Атлантике и Гавайский и Южнотихоокеанский субтропические антициклоны в Тихом океане.

Пассаты

Наибольшее количество солнечного тепла постоянно получает экваториальная область. Поэтому в экваториальных широтах (до 10° северной и южной широты вдоль экватора) в течение круглого года удерживается пониженное атмосферное давление, а в тропических широтах, в полосе 30–40° с. и ю.ш. – повышенное, вследствие чего образуются постоянные потоки воздуха, направленные от тропиков к экватору. Эти воздушные потоки называются пассатами. Пассатные ветры дуют в течение всего года, меняя лишь в незначительных пределах свою интенсивность. Это самые устойчивые ветры на Земном шаре. Сила горизонтального барического градиента направляет потоки воздуха из областей повышенного давления в область пониженного давления в меридиональном направлении, т.е. на юг и на север. Примечание: горизонтальный барический градиент – это разность давлений, приходящаяся на единицу расстояния по нормали к изобаре.

Но меридиональное направление пассатов изменяется под действием двух сил инерции – отклоняющей силы вращения Земли (силы Кориолиса) и центробежной силы, а также под действием силы трения воздуха о земную поверхность. Сила Кориолиса воздействует на каждое тело, движущееся вдоль меридиана. Пусть 1 кг воздуха в Северном полушарии расположен на широте µ и начинает двигаться со скоростью V вдоль меридиана на север. Этот килограмм воздуха, как и любое тело на Земле, имеет линейную скорость вращения U=ωr, где ω – угловая скорость вращения Земли, а r – расстояние до оси вращения. По закону инерции этот килограмм воздуха будет сохранять линейную скорость U, которую он имел на широте µ. Продвигаясь на север, он окажется на более высоких широтах, где радиус вращения меньше и линейная скорость вращения Земли меньше. Таким образом это тело опередит неподвижные тела, расположенные на том же меридиане, но в более высоких широтах.

Для наблюдателя это будет выглядеть как отклонение этого тела вправо под действием какой-то силы. Эта сила и есть сила Кориолиса. По этой же логике килограмм воздуха в Южном полушарии отклонится влево от направления движения. Горизонтальная составляющая силы Кориолиса, действующая на 1 кг воздуха, равна СК=2wVsinY. Она и отклоняет воздух, действуя под прямым углом к вектору скорости V. В Северном полушарии она отклоняет этот вектор вправо, а в Южном полушарии – влево. Из формулы следует, что сила Кориолиса не возникает, если тело покоится, т.е. она действует только тогда, когда воздух движется. В атмосфере Земли величины горизонтального барического градиента и силы Кориолиса имеют один порядок, поэтому иногда они почти уравновешивают друг друга. В таких случаях движение воздуха почти прямолинейно, и он движется не вдоль градиента давления, а вдоль изобары или близко к ней.

Воздушные течения в атмосфере обычно имеют вихревой характер, поэтому в таком движении на каждую единицу массы воздуха действует центробежная сила P=V/R, где V— скорость ветра, а R – радиус кривизны траектории движения. В атмосфере эта сила всегда меньше силы барического градиента и поэтому остаётся, так сказать, силой «местного значения».

Что касается силы трения, возникающей между движущимся воздухом и поверхностью Земли, то она в определённой мере замедляет скорость ветра. Происходит это так: нижние объёмы воздуха, снизившие свою горизонтальную скорость из-за неровностей земной поверхности, переносятся с нижних уровней вверх. Таким образом трение о земную поверхность передаётся вверх, постепенно ослабевая. Замедление скорости ветра заметно в так называемом планетарном пограничном слое, составляющем 1,0 – 1,5 км. выше 1,5 км влияние трения незначительно, поэтому более высокие слои воздуха называют свободной атмосферой.

В экваториальной зоне линейная скорость вращения Земли наибольшая, соответственно здесь и сила Кориолиса наибольшая. Поэтому в тропическом поясе Северного полушария пассаты дуют почти всегда с северо-востока, а в Южном полушарии – с юго-востока.

Низкое давление в экваториальной зоне наблюдается постоянно, зимой и летом. Полоса низкого давления, охватывающая по экватору весь Земной шар, называется экваториальной ложбиной.

Набрав силу над океанами обоих полушарий, два пассатных потока, двигаясь навстречу друг другу, устремляются к центру экваториальной ложбины. На линии низкого давления они сталкиваются, образуя так называемую внутритропическую зону конвергенции (конвергенция означает «сходимость»). В результате этой «сходимости» происходит восходящее движение воздуха и его отток выше пассатов к субтропикам. Этот процесс и создаёт условия для существования зоны конвергенции постоянно, в течение года. Иначе сходящиеся воздушные потоки пассатов быстро заполнили бы ложбину.

Восходящие движения влажного тропического воздуха приводят к образованию мощного слоя кучево-дождевых облаков протяженностью 100–200 км, из которых обрушиваются тропические ливни. Таким образом получается, что внутритропическая зона конвергенции становится местом, где дожди выливаются из пара, собранного пассатами над океанами.

Так упрощенно, схематично выглядит картина циркуляции атмосферы в экваториальной зоне Земли.

Муссоны

Ветры, изменяющие своё направление по сезонам, называют муссонами. Арабское слово «маусин», означающее «время года», дало название этим устойчивым воздушным течениям.

Муссоны, в отличие от струйных течений, возникают в определённых районах Земли, где дважды в год преобладающие ветры движутся в противоположных направлениях, образуя летний и зимний муссоны. Летний муссон – это поток воздуха с океана на материк, зимний – с материка на океан. Известны тропические и внетропические муссоны. В Северо-Восточной Индии и Африке зимние тропические муссоны складываются с пассатами, а летние юго-западные полностью разрушают пассаты. Самые мощные тропические муссоны наблюдаются в северной части Индийского океана и в Южной Азии. Внетропические муссоны зарождаются в возникающих над континентом мощных устойчивых областях повышенного давления в зимнее время и пониженного – в летнее время.

Типичными в этом отношении являются районы русского Дальнего Востока, Китая, Японии. Например, Владивосток, лежащий на широте Сочи из-за действия внетропического муссона зимой холоднее Архангельска, а летом здесь часто бывают туманы, осадки, с моря поступает влажный и прохладный воздух.

Многие тропические страны Южной Азии получают влагу, приносимую в виде проливных дождей летним тропическим муссоном.

Бризы

Любые ветры являются результатом взаимодействия различных физических факторов, возникающих в атмосфере над определенными географическими районами. К местным ветрам относятся бризы. Они появляются вблизи береговой черты морей и океанов и имеют суточную смену направления: днём они дуют с моря на сушу, а ночью с суши на море. Объясняется это явление разницей температур над морем и сушей в разное время суток. Теплоёмкость суши и моря разная. Днём в тёплую погоду солнечные лучи нагревают сушу быстрее, чем море, и давление над сушей уменьшается. Воздух начинает двигаться в сторону меньшего давления – дует морской бриз. Вечером всё происходит наоборот. Суша и воздух над ней излучают тепло быстрее, чем море, давление становится выше, чем над морем, и воздушные массы устремляются в сторону моря – дует береговой бриз. Бризы особенно отчётливы при тихой солнечной погоде, когда им ничего не мешает, т. е. не накладываются другие потоки воздуха, которые легко заглушают бризы. Скорость бриза редко бывает выше 5 м/с, но в тропиках, где разность температур поверхностей моря и суши значительна, бризы дуют иногда со скоростью 10 м/с. В умеренных широтах бризы проникают в глубь территории на 25–30 км.

Бризы, собственно говоря, те же муссоны, только в меньшем масштабе – они имеют суточный цикл и изменение направления зависит от смены ночи и дня, муссоны же имеют годовой цикл и меняют направление в зависимости от времени года.

Планетарная система ветров в значительной мере определяет и динамику Мирового океана, ибо главными факторами возникновения поверхностных течений являются ветер, отклоняющая сила вращения Земли и конфигурация материков. По обеим сторонам экватора пассаты вызывают северное и южное пассатные течения, имеющие общее направление с востока на запад. Вспомните, как пассаты «помогли» каравеллам Колумба пересечь Атлантический океан. Но это было не просто удачей Колумба. Как мореплаватель он знал закономерности воздушных течений. Чтобы плыть на запад, он пошел по южной периферии субтропического антициклона, где дуют пассаты. Назад в Европу Колумб возвращался по северной периферии субтропического антициклона, где обычно наблюдаются западные ветры умеренных широт. Обратный путь был более трудным, потому что западные ветры менее устойчивы и более изменчивы из-за развивающихся здесь циклонов и антициклонов. (См. Эпоха великих географических открытий, открытие Америки.)

Океанские течения, встречая на своём пути берега материков, разделяются на две ветви, направленные вдоль побережий материков к северу и югу. В Атлантическом океане южная ветвь образует Бразильское течение, омывающее берега Южной Америки, а северная ветвь – тёплый Гольфстрим, переходящая в Североатлантическое течение, и под названием Нордкапского течения достигающая Кольского полуострова.

Тихом океане северная ветвь экваториального течения переходит в Куро-Сиво.

Ранее мы уже упоминали о сезонном тёплом течении у берегов Эквадора, Перу и Северного Чили. Оно возникает обычно в декабре (не каждый год) и вызывает резкое снижение улова рыбы у берегов этих стран из-за того, что в тёплой воде очень мало планктона – основного пищевого ресурса для рыбы. Резкое повышение температуры прибрежных вод вызывает развитие кучево-дождевых облаков, из которых проливаются сильные дожди.

Рыбаки иронически назвали это тёплое течение Эль-Ниньо, что означает «рождественский подарок» (от исп. el ninjo – младенец, мальчик). Но мы хотим подчеркнуть не эмоциональное восприятие чилийскими и перуанскими рыбаками этого явления, а его физическую причину. Дело в том, что повышение температуры воды у берегов Южной Америки вызывается не только тёплым течением. Изменения в общую обстановку в системе «океан-атмосфера» на огромных просторах Тихого океана вносит и атмосферный процесс, названный «Южным колебанием». Этот процесс, взаимодействуя с течениями, определяет все физические явления, происходящие в тропиках. Всё это подтверждает, что циркуляция воздушных масс в атмосфере, особенно над поверхностью Мирового океана, представляет собой сложный, многомерный процесс. Но при всей сложности, подвижности и изменчивости воздушных течений всё же существуют определённые закономерности, в силу которых в тех или иных районах Земли из года в год повторяются основные крупномасштабные, а также местные процессы циркуляции атмосферы.

© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

Уважаемые посетители!

У вас отключена работа JavaScript. Включите пожалуйста скрипты в браузере, и вам откроется полный функционал сайта!

Циркуляция атмосферы. Презентация циркуляция атмосферы. Глобальная циркуляция атмосферы.

Циркуляцией атмосферы называются крупномасштабные воздушные течения, существующие на земном шаре. В этих воздушных течениях возникают волны и вихри, обладающие характерными свойствами.

Возникающие, развивающиеся и затухающие в атмосфере воздушные течения бывают разных размеров, время их существования различно. Так, например, кучевое облако возникает в потоке влажного воздуха из-за восходящего движения. Его размер приблизительно 10 км, а время существования полчаса. Движения воздуха такого масштаба в течение короткого времени влияют на небольшую территорию. А вот бризы, развивающиеся на равнинном побережье и дующие днем с моря на сушу, проникают в умеренных широтах в глубь территории на 25 — 30 км. Время их существования — полсуток. Бриз влияет на погоду в пределах небольшой территории. Это местный ветер, охватывающий узкую полосу земли вдоль побережья.

На вопрос, какие воздушные течения определяют погоду в пределах Московской области в течение от 1 до 5 суток, можно ответить, если учесть среднюю скорость переноса воздушных масс, которая известна из аэрологических наблюдений. В среднем она равна 50 км/ч. Следовательно, в каждую точку Московской области поступает воздух, который за сутки до этого находился на расстоянии 1200 км, а за 5 суток — на расстоянии 6000 км от этой точки. Таким образом, крупномасштабные воздушные течения сопоставимы по размерам с материками и океанами, а продолжительность их существования 5 — 6 суток. Если же мы хотим узнать погоду на более обширной территории, например, на европейской части России, то надо рассматривать структуру воздушных течений на всем Северном полушарии за сутки, а на всем земном шаре — за 5 суток. Поэтому для понимания изменения погоды в течение нескольких суток необходимо знать закономерности крупно-масштабных воздушных течений или закономерности общей циркуляции атмосферы.

При наблюдении Земли из космоса, как видно на приведенных снимках, можно судить о воздушных течениях, развитии и перемещении облачных систем. Так, в умеренных широтах обоих полушарий встречаются полосы облачности шириной 300 — 500 км, распространяющиеся на тысячи километров и закручивающиеся в Северном полушарии в полярных широтах против часовой стрелки, а в Южном полушарии — по часовой стрелке. Эта облачность, как правило, все время перемещается с запала на восток, возникая в одном географическом районе и разрушаясь через 2 — 3 дня в другом.
В то же время в субтропических широтах (30 — 15° широты) над океанами и над пустынями облачности мало. А если она и есть у западных побережий Африки и Америки, то только в виде облачных островков. Наконец, в экваториальной зоне (15° с. ш. — 15° ю. ш.) всегда существует одна или две полосы облачности, более или менее плотной.

Облачность отражает закономерности общей циркуляции атмосферы на земном шаре: характер воздушных течений в умеренных широтах обоих полушарий отличается от характера воздушных течений в субтропических и экваториальных широтах.

В умеренных широтах всегда присутствуют три воздушные массы: в полярной области арктическая (или антарктическая), в зоне 30° — 40° широты — тропическая и воздушная масса умеренных широт. Эти воздушные массы различаются по температуре, влажности и запыленности. Так, в январе иногда в Москву приходит арктический воздух с Баренцева и Карского морей со средней температурой -19°С, морской умеренный воздух с Атлантики — с температурой — ГС, а тропический воздух из Северной Африки приносит с собой оттепели: температура повышается до +2°С. В Местах соприкосновения этих воздушных масс возникают фронтальные зоны, которые у земли проявляются как полосы перехода (в 10 — 20 км) от одной воздушной массы к другой. Здесь-то и образуются полосы облачности, которые видят космонавты сверху. Во фронтальных зонах в толще тропосферы холодный воздушный поток, который находится на стороне, обращенной к полюсам, соприкасается с теплым воздушным потоком, который находится на стороне, обращенной к экватору. Таким образом, во фронтальной зоне существует перепад температуры и, следовательно, плотности воздуха. Такой поток неустойчив, и в нем возникают воздушные волны длиной 5000 — 6000 км, превращающиеся потом в вихри — циклоны и антициклоны. Циклон — вихрь с замкнутыми изобарами и самым низким давлением воздуха в центре. В циклоне ветер дует против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном полушарии. В циклоне всегда существует восходящее движение воздуха, и поэтому возникают облачность и осадки. Закручивающиеся облачные спирали, наблюдаемые из космоса в умеренных широтах, это и есть циклоны.
Одновременно с развитием циклона возникает антициклон — вихрь с замкнутыми изобарами, самым высоким давлением воздуха в центре и ветрами, дующими по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки — в Южном. В антициклоне всегда существуют нисходящие движения воздуха, препятствующие возникновению мошной облачности и продолжительных осадков. Просветы ясного неба, видимые космонавтами в умеренных широтах и разделяющие облачность фронтов, относятся к антициклонам.

Таким образом, крупномасштабная циркуляция атмосферы в умеренных широтах — это постоянное образование, развитие, движение, а затем затухание и исчезновение циклонов и антициклонов. При этом циклоны, возникающие на фронте, разделяющем теплую и холодную воздушные массы, движутся в сторону полюсов, перенося теплый воздух в полярные широты. Антициклоны же, возникающие в тылу циклонов в холодной воздушной массе, движутся в субтропические широты, перенося туда холодный воздух. Именно эти процессы и определяют изменения погоды в умеренных широтах.

Чтобы следить за происходящими в атмосфере процессами, через каждые три часа в метеорологических службах всех стран составляются карты погоды и два раза в сутки карты барической топографии различных изобарических поверхностей. Для характеристики общих закономерностей циркуляции атмосферы составляют средние многолетние карты давления воздуха на уровне моря, карты преобладающих ветров и средние карты топографии изобарических поверхностей. Карты отражают наиболее повторяющиеся процессы в умеренных, субтропических и экваториальных широтах. Кроме того, они позволяют судить о сезонных изменениях циркуляции атмосферы, вызванных различным поступлением солнечной радиации в течение года.

В январе в северной Атлантике и в северном Тихом океане наблюдаются области низкого давления, называемые Исландской и Алеутской депрессиями, и области высокого давления над Канадой и Азией, называемые Канадским и Сибирским антициклонами. Депрессии существуют в районах, где часты циклоны, которые по мере продвижения на восток и северо-восток постепенно заполняются и уступают место антициклонам. Азиатский и Канадский антициклоны возникают только благодаря существованию на этих широтах обширных континентов — Северной Америки и Евразии. В этих районах зимой антициклоны преобладают над циклонами. Летом над материками происходит коренная перестройка барического поля и циркуляции, и зона образования циклонов в Северном полушарии смещается в более высокие широты.
В умеренных широтах Южного полушария циклоны, возникающие над однородной океанической поверхностью, двигаясь на юго-восток, встречают ледяной купол Антарктиды, когда в их центре самое низкое давление воздуха. Здесь циклоны застаиваются. Этот процесс происходит зимой и летом. Поэтому Антарктида окружена поясом низкого давления с циклоническими центрами.

Циркуляция атмосферы в субтропических широтах различна над океанами и в районах соприкосновения материков и океанов. На космических снимках видно, что над Атлантическим и Тихим океанами и в Северном и Южном полушариях в субтропиках имеются области высокого давления воздуха: это Азорский и Южноатлантический субтропические антициклоны в Атлантике и Гавайский и Южнотихоокеанский субтропические антициклоны в Тихом океане. Здесь зимой и летом давление высокое. В южной части Индийского океана также круглый год расположен антициклон, называемый Маскаренским.

В отличие от океанов, в Азии, Северной Африке и отчасти в Мексике ситуация от зимы к лету полностью меняется. Если зимой над Азией господствовал Сибирский антициклон, южная периферия которого захватывала субтропики, а на Северную Африку распространялся отрог Азорского антициклона, то летом вся Азия занята обширной областью низкого давления, центр которой располагается над Аравией, Иранским нагорьем и Сахарой. Такое различное распределение давления в субтропиках над океанами и материками и разное изменение давления от зимы к лету определяют две системы циркуляции глобального масштаба: пассатную над океанами и муссонную в области соприкосновения материка и океана.

В антициклоне, как мы знаем, ветры в Северном полушарии дуют по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против часовой стрелки. Поэтому на экваториальной стороне Азорского и Гавайского антициклонов дуют северо-восточные ветры, которые по мере продвижения к центру океанов становятся восточными, а при приближении к Южной Америке и к Филиппинским островам — юго-восточными. Эти ветры и есть северо-восточный пассат.

В Южном полушарии на экваториальной стороне Южноатлантического, Маскаренского и Южнотихоокеанского антициклонов дуют юго-восточные ветры — юго-восточный пассат. Поскольку в субтропиках Северного и Южного полушарий высокое давление и антициклоны существуют в течение всего года и только меняют интенсивность, то и пассатные ветры существуют в течение всего года, являясь самыми устойчивыми ветрами в мире. Именно этим воспользовались X. Колумб и Т. Хейердал в своих экспедициях.

В субтропических антициклонах, как в антициклонах вообще, наблюдаются нисходящие движения воздуха, которые препятствуют образованию облачности выше 1,5 км. Только в нижнем полуторакилометровом слое над океаном может образоваться кучевая облачность, связанная с восходящими движениями в относительно холодном пассатном потоке, текущем над теплым тропическим океаном. Но оседание воздуха в верхних слоях препятствует дальнейшему росту облаков. Поэтому в области пассатов никогда не бывает существенных осадков, и просторы океанов под субтропическими антициклонами — это морские пустыни с влажным воздухом без осадков. Именно поэтому над океанами в субтропиках космонавты не видят облачных систем.

Теперь рассмотрим ситуацию, которая складывается там, где евразиатский материк граничит с северной частью Индийского океана, а также западной частью Тихого океана. Зимой давление воздуха убывает от Азии в направлении экватора, т. е. барический градиент направлен с севера на юг. Это вызывает отток воздуха из Сибирского антициклона на юго-восток, поскольку оттоку на юг препятствуют горные системы Центральной Азии. Затем северо-западный поток под влиянием силы Кориолиса Северного полушария, выходя на морскую поверхность, становится северо-восточным. Далее воздух течет вдоль восточного побережья Азии, попутно прогреваясь и увлажняясь от океана. Наконец он пересекает экватор и под влиянием силы Кориолиса, только теперь Южного полушария, снова становится северо-западным и достигает Индонезии и Северной Австралии. Это и есть Азиатский зимний муссон, который для Индонезии и Австралии, конечно, летний. Набрав по дороге влагу, он несет обильные дожди Индонезии и Северной Австралии.
Под влиянием того же барического градиента сухие тропические воздушные массы Передней Азии, Индостана и Индокитая в виде северовосточного потока текут над севером Индийского океана, пересекают экватор и под влиянием силы Кориолиса Южного полушария становятся северо-западными. В Индийском океане они встречаются с юго-восточным пассатом Индийского океана.

В это время в Западной Африке дует сухой горячий северо-восточный ветер, который называется харматан. Это зимний муссон, который создает сухой сезон в Сахели — обширной саванне южнее Сахары. Летом там, где соседствует евразиатский материк с Индийским океаном и Западная Африка с Гвинейским заливом, барическое поле полностью меняется. Теперь барический градиент направлен с юга на север, от Маскаренского антициклона и Южноатлантического антициклона в область Азиатской термической депрессии и в ее ложбину нал Сахарой. В связи с этим юго-восточный пассат в Индийском океане пересекает экватор. Под влиянием силы Кориолиса Северного полушария воздушный поток постепенно отклоняется вправо и становится юго-западным. В мае этот юго-западный поток достигает Шри-Ланки, Мьянмы, севера Таиланда, Лаоса, Камбоджи и севера Малайзии. В начале июня юго-западный поток захватывает весь полуостров Индостан, позже он доходит до северо-западной Индии. Так, в Дели он приходит в июле. Этот юго-западный поток и есть Индийский муссон, который приносит летом дожди в Индию, покидая самый юг Индии в декабре. В этих странах дождливый сезон, связанный с юго-западным муссоном, начинается в мае и кончается в октябре — ноябре.

Меридиональный барический градиент, направленный на север, создает условия для возникновения юго-западного потока влажного воздуха из южной Атлантики и Гвинейского залива, который распространяется на саванны Сахели и Судана с мая по октябрь. Этот летний западноафриканский муссон является единственным источником дождей для Судано-Сахельской зоны, и от его интенсивности зависит жизнь людей, а то и целых государств. Так, ослабление летнего муссона в Сахели в 70 — 80-е гг. привело к катастрофическим последствиям для населения и массовой гибели домашнего скота.

В экваториальной зоне зимой и летом наблюдается низкое давление, опоясывающее весь земной шар. Эта полоса низкого давления называется экваториальной ложбиной.

Зимой экваториальная ложбина Северного полушария занимает самое южное положение, а летом — самое северное. Но это смещение неодинаково на различных долготах: оно наименьшее в области распространения пассатов и наибольшее в области господства муссонов. Над океанами к центру экваториальной ложбины устремляются два пассатных потока из Северного и Южного полушарий. Северо-восточный пассат Северного полушария и юго-восточный пассат Южного полушария направлены навстречу друг другу. Поэтому на линии самого низкого давления они сталкиваются, образуя так называемую внутритропическую зону конвергенции (конвергенция — «сходимость»). Условием длительного поддержания зоны конвергенции (а она существует круглый год) являются восходящие движения воздуха и отток воздуха выше пассатов к субтропикам. Иначе сходящиеся воздушные потоки пассатов быстро заполнили бы ложбину.

Во влажном тропическом воздухе восходящие движения воздуха приводят к образованию мощных кучево-дождевых облаков, облачных скоплений протяженностью 100 — 200 км, которые и видят космонавты. Из облачных скоплений выпадают ливни. Таким образом, внутритропическая зона конвергенции является местом, где дожди выливаются из водяного пара, собранного пассатами над океанами. В верхних частях тропосферы (10 — 16 км) действительно наблюдаются воздушные течения, направленные из зоны конвергенции к субтропическим антициклонам. Здесь этот воздух опускается. К оседанию воздуха в антициклонах, пришедших из умеренных широт, добавляется снижение воздуха, пришедшего из внутритропической зоны конвергенции.

Приток пассатов к экватору в нижней части тропосферы, его подъем в зоне конвергенции, затем отток воздуха в верхней тропосфере к субтропическим антициклонам и там опускание образуют так называемую ячейку Хэдли (Гадлея), по имени английского ученого, описавшего это явление в 1735 г.
В области муссонной циркуляции также образуется зона конвергенции: зимой при встрече муссона с юго-восточным пассатом Маскаренского антициклона, северным летом — при встрече муссона с континентальным тропическим воздухом Азии и Сахары.

Сезонное смещение внутритропической зоны конвергенции, образованной пассатами, очень небольшое — 3 — 5° вдоль меридиана, а сезонное смешение муссонной зоны конвергенции большое, порядка 25° вдоль меридиана, что вносит определенное различие в эти зоны, выражающееся, в частности, в форме и размерах конвективных облачных скоплений.

О распределении Давления и преобладающих воздушных течениях, которые наблюдаются у поверхности земли, мы рассказали выше. Замечательно, что такие же воздушные течения и распределение давления наблюдаются в нижнем слое атмосферы от поверхности до высоты 1,5 км. Если же подниматься во все более высокие слои атмосферы, то характер воздушных течений (и поле давления) постепенно изменяется. Эти изменения все больше определяются распределением температуры на земном шаре: ее контрастом между полюсами и тропиками. Так, на высоте 10 — 12 км над холодными Арктикой и Антарктидой круглый год существуют огромные циклонические вихри, на периферии которых в умеренных широтах Северного и Южного полушарий господствуют западные воздушные течения. Эги западные воздушные течения неустойчивы: в них все время возникают волны длиной 5 — 6 тыс. км. В передней части такой волны, от ложбины до гребня у земли, возникают циклоны, в тыловой части от гребня до ложбины — антициклоны. Субтропические антициклоны — это высокие теплые образования, они захватывают своей циркуляцией всю тропосферу. Поэтому границей западных воздушных течений умеренных широт служит обращенная к полюсам периферия субтропических антициклонов. Здесь как раз и возникают самые сильные западные ветры — субтропическое струйное течение, где скорость западного ветра всегда более 100 км/ч, а иногда и 200 — 250 км/ч.
На периферии субтропических антициклонов, обращенной к экватору, дуют восточные ветры. Таким образом, в тропиках наблюдаются восточные воздушные течения. Ветви этих течений направлены к субтропическим антициклонам и образуют ячейку Хэдли.

Если подняться еще выше, скажем, на высоту 25 км, то там характер воздушных течений определяется временем года. Летом над всем полушарием господствуют восточные ветры в огромном антициклоне, покрывающем полушарие с центром над полюсом. В это же время над другим полушарием властвует циклон с центром над полюсом, который создает западные воздушные течения. Итак, эти барические системы и ветры все время меняются: в июне, июле и августе — антициклон и восточные ветры в Северном полушарии, циклоны и западные ветры — в Южном полушарии; в декабре, январе и феврале — антициклон и восточные ветры в Южном полушарии, циклон и западные ветры — в Северном полушарии.

Глобальная циркуляция в атмосфере

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема бриза

 

На побережьях океанов, наблюдается сезонная разница атмосферного давления:

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

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

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

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

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

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

Схема распределения давления и ветров на земном шаре

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Литература

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

Еще статьи об атмосферном давлении

 

Воздушные массы — урок. География, 7 класс.

Свойства воздуха изменяются от экватора к полюсам. Над различными территориями крупные объёмы воздуха отличаются друг от друга температурой, давлением, влажностью, прозрачностью или запыленностью и т. д.

Воздушные массы — это большие массы воздуха, формирующиеся над определённой территорией и обладающие относительно однородными свойствами.

Воздушные массы формируются и перемещаются как одно целое в общей циркуляции атмосферы. Площадь воздушных масс измеряется тысячами квадратных километров, а толщина их слоя достигает \(20\)–\(25\) км.

 

Воздушные массы бывают тёплыми и холодными. Тёплой является воздушная масса, которая движется на более холодную подстилающую поверхность. Холодная воздушная масса движется на более тёплую подстилающую поверхность.

 

Воздушные массы делятся на морские и континентальные. Морские воздушные массы  — влажные, так как формируются над океаном, а континентальные — сухие, они формируются над материком. При перемещении над поверхностью с иными свойствами воздушные массы нагреваются или остывают, увлажняются или становятся суше.

Свойства воздушных масс зависят от территории, над которой они сформировались. При передвижении воздушные массы меняют свои свойства под воздействием подстилающей поверхности.

Типы воздушных масс

 

Всего на Земле выделяют \(5\) типов воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические. Все они, кроме экваториальных и антарктических, имеют морскую и континентальную разновидность.

 

Экваториальные воздушные массы формируются в экваториальных широтах. Они обладают довольно высокими температурами (\(+20\) °С) и высокой влажностью воздуха.

 

Тропические воздушные массы формируются в тропических широтах и отличаются очень высокой температурой. Континентальные отличаются низкой влажностью и сильной запыленностью, морские — высокой влажностью.

 

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Континентальные зимой холодные и сухие, летом — тёплые и влажные. Морские — прохладные и влажные.

 

Арктические (антарктические) воздушные массы формируются в полярных широтах. Они отличаются очень низкими температурами, сухостью и прозрачностью. Континентальные воздушные массы над льдами Антарктиды и Гренландии более сухие, чем морские.

Количество солнечного света и подстилающая поверхность определяют свойства воздушных масс.

Роль циркуляции воздушных масс в формировании климата — Учебник по Географии. 7 класс. Довгань

Учебник по Географии. 7 класс. Довгань — Новая программа

Вы узнаете:

• об образовании ветров-гигантов и их влиянии на формирование климата

• почему атмосферное давление и осадки распределяются неравномерно

Вспомните:

• что такое ветер и каковы причины его возникновения

• что такое атмосферное давление и от чего оно зависит

• откуда берутся осадки

Над нашей планетой формируется система глобальных ветров, которые перераспределяют тепло и влажность на поверхности Земли. Если бы не они, на экваторе было бы намного жарче, а на полюсах — холоднее. Таким образом, третьим очень важным климатообразующим фактором является циркуляция воздушных масс.

1. Воздушные массы и их свойства.

Неравномерное распределение солнечного тепла на Земле и неоднородный характер подстилающей поверхности обуславливают формирование различных воздушных масс.

Воздушные массы — это большие объемы воздуха, которые формируются на определенной территории и обладают относительно однородными свойствами. В зависимости от районов формирования выделяют несколько типов воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические. Они отличаются прежде всего температурой.

Рис. 1. Схема образования общей циркуляции атмосферы: 1 — при поднятии воздух охлаждается, влага конденсируется, образуются облака, выпадают осадки; 2 — зоны повышенного давления формируются при опускании холодного воздуха, который давит на поверхность Земли с большей силой; 3 — зоны пониженного давления образуются при поднятии теплого воздуха вверх; ВД — высокое давление; НД — низкое давление.

Все типы воздушных масс, кроме экваториальных, делятся на морские и континентальные.

Экваториальный воздух характеризуется высокими температурами и влажностью. Тропический воздух формируется над тропическими широтами материков и океанов. У континентальных тропических воздушных масс высокая температура и низкая влажность, морской тропический воздух несколько прохладнее, но более влажный.

Континентальные умеренные воздушные массы распространяются над материками Северного полушария. Их сезонные свойства отличаются: летом сухой воздух хорошо прогревается, а зимой охлаждается. Морской умеренный воздух формируется над умеренными широтами океанов, поэтому характеризуется высокой влажностью. Летом он холоднее, чем континентальный воздух умеренных широт, а зимой, наоборот, теплее. Арктические и антарктические воздушные массы, которые образуются над ледяными поверхностями южных и северных полярных регионов, характеризуются низкими температурами и влажностью.

2. Циркуляция воздушных масс.

Зональное распределение тепла в атмосфере обуславливает зональное распределение атмосферного давления. В районе экватора и в умеренных широтах образуются пояса с преобладанием низкого давления; в тропических и полярных широтах — с преобладанием высокого давления. Это приводит к образованию ветров-гигантов, которые перемещают различные по свойствам воздушные массы из областей высокого в области пониженного атмосферного давления. Такую систему воздушных течений планетарного масштаба называют общей циркуляцией атмосферы (рис. 1, 2).

Рис. 2. Образование постоянных ветров.

Двигаясь от экватора к полюсам, можно проследить, как чередование перемещения воздуха из областей высокого давления в области низкого давления образует замкнутую систему горизонтальных и вертикальных воздушных течений в тропосфере.

3. Постоянные и сезонные ветры.

К воздушным течениям в системе общей циркуляции атмосферы относят пассаты, западные ветры умеренных широт, северо-восточные и юго-восточные ветры полярных широт, а также муссоны.

Пассаты — ветры, которые в течение всего года дуют от поясов высокого давления, расположенных вблизи 30-х тропических широт каждого полушария, к поясу низкого давления на экваторе. Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси они отклоняются и создают северо-восточный пассат в Северном полушарии и юго-восточный пассат в Южном полушарии (рис. 2).

Западные ветры образуются при перемещении воздуха от тропических поясов высокого давления в противоположную сторону к областям низкого давления умеренных широт. Они постепенно отклоняются на восток и в умеренных широтах становятся западными. Преобладающими ветрами полярных широт являются северо-восточные ветры в Северном полушарии и юго-восточные — в Южном.

Циркуляция атмосферы усложняется также тем, что летом над континентами давление воздуха понижается, а зимой повышается. При этом возникает так называемая муссонная циркуляция. Муссоны — сезонные ветры, изменяющие свое направление в зависимости от сезона (рис. 3). Образование муссонов напоминает образование бризов. Летом суша нагревается сильнее, чем океан. Поэтому над сушей возникает область пониженного давления, а над водными пространствами — повышенного. В связи с этим воздух начинает двигаться с океана на сушу. Зимой все наоборот: атмосферное давление ниже над океаном и выше над сушей. Поэтому зимний муссон движется от суши к океану. Наиболее мощные муссоны формируются на юге и востоке Азии.

Рис. 3. Схема образования муссона: а) летний муссон; б) зимний муссон.

4. Закономерности распределения атмосферных осадков.

Проследим закономерности распределения атмосферных осадков по карте (рис. 4). В экваториальных широтах выпадает наибольшее количество осадков — 1000—2000 мм и более, поскольку там круглый год высокие температуры и господствуют восходящие потоки воздуха. В тропических широтах количество осадков уменьшается, во внутренних районах материков их менее 100 мм в год. Это результат преобладающего высокого давления с нисходящим движением воздуха. В умеренных широтах воздушный поток опять направлен вверх, поэтому количество осадков увеличивается до 500—1000 мм. В северных районах полярных широт осадков очень мало — до 100—200 мм в год: холодный воздух не может поглотить много влаги.

Рис. 4. Распределение осадков на Земле.

Таким образом, атмосферные осадки распределяются зонально. Там, где атмосферное давление снижено, преобладает восходящее движение воздуха — срабатывает механизм «производства» дождя. Нисходящее движение воздуха в системе общей циркуляции атмосферы препятствует насыщению воздуха влагой и ее конденсации.

На количество и режим выпадания атмосферных осадков также влияют рельеф местности, ее положение относительно океанов, направления господствующих ветров.

Главное

• На формирование климата в значительной степени влияет атмосферная циркуляция — закономерное перемещение воздушных масс, в результате чего происходит перенос тепла и влаги как между широтами, так и между океанами и материками.

• Постоянные ветры формируются между областями высокого и низкого давления. Это пассаты, западные ветры умеренных широт, северо-восточные и юго-восточные ветры.

• Чередование на земной поверхности поясов с разным атмосферным давлением приводит к неравномерному распределению осадков на Земле.

Вопросы и задания для самопроверки

1. Назовите типы воздушных масс, районы их формирования и основные свойства. 2. Где на Земном шаре преобладают восходящие и нисходящие движения воздуха? 3. Назовите постоянные ветры над земной поверхностью и объясните, как они образуются. 4. Что такое муссоны? Объясните причины их формирования. 5. Какая существует зависимость между поясами атмосферного давления и количеством осадков? 6. Охарактеризуйте роль циркуляции атмосферы как климатообразующего фактора.

Давайте подумаем

Почему изотермы на климатических картах меняют свое широтное простирание на извилистое?

Работаем в группах

На климатической карте найдите показатели рекордных температур воздуха (максимальных и минимальных) для каждого материка. Объясните, почему именно в этих местах были зафиксированы такие температуры.

Подсказка. Найти правильный ответ на вопрос вам поможет сравнение климатической и физической карт мира.

Практическое задание

С помощью климатической карты мира нанесите на контурную карту соответствующими обозначениями направления постоянных ветров.



§ 7. Циркуляция атмосферы. Воздушные массы и преобладающие ветра | Учебник «ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ» для 7 класса

Циркуляция атмосферы.

Потоки воздушных масс в масштабах полушария или всего земного шара, называют общей циркуляцией атмосферы. Главной причиной возникновения воздушных потоков является неодинаковое распределение атмосферного давления и тепла (также влияние отклоняющего воздействия на воздушные потоки вращения Земли). Таким образом, солнечная энергия является основной причиной всех движений в воздушной оболочке Земли.

Воздушные массы.

Воздушные массы- большие массы воздуха в тропосфере обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью, содержанием пыли и т.п.).

Воздушные массы перемещаются из одних районов земного шара в другие. Каждая воздушная масса обладает свойствами, характерными для района, над которым она сформировалась, перемещаясь, она формирует определенный режим погоды. Проходя над территорией с иными свойствами, воздушные массы могут изменяться, трансформироваться, приобретать новые качества.

Трансформация воздушных масс— постепенное изменение свойств передвигающейся воздушной массы под влиянием подстилающей поверхности.

В зависимости от районов образования различают четыре типа воздушных масс:        арктические (в Южном полушарии-

антарктические), умеренные, тропические и экваториальные. Все типы, кроме экваториальной, делятся на подтипы, обладающие своими характерными свойствами. Над материками формируются континентальные воздушные массы, а над океанами- океанические (морские).

Арктические (антарктические) воздушные массы формируются над ледяной поверхностью полярных широт. Для них характерны низкая температура и небольшое количество влаги.

Умеренные воздушные массы формируются в умеренных широтах. Континентальный умеренный воздух зимой отличается низкой температурой и низким содержанием влаги, приносит ясную и морозную погоду. Летом континентальные умеренные воздушные массы сухие и жаркие. Умеренные воздушные массы, сформиро­вавшиеся над океаном, тёплые и влажные. Зимой они приносят оттепели, а летом — похолодание и осадки.

Тропические воздушные массы жаркие в любое время года. Морской подтип тропических воздушных масс отличается высокой влажностью, а континентальный — сухостью и запылённостью.

Экваториальные воздушные массы формируются в эквато­риальных широтах. Они обладают высокой температурой и высокой влажностью независимо от того, где они сформировались — над материком или над океаном.

Ветер и его виды.

Ветром называют перемещение воздушных масс в гори­зонтальном направлении. Ветер обладает двумя характеристиками: направлением и скоростью (силой ветра). Направление ветра опре­деляется стороной света, откуда он дует. Анемометр — метеоро­логический прибор для определения скорости ветра.

Главной причиной возникновения ветра является разница в атмосферном давлении. Ветер движется из области высокого давления в область низкого. Скорость ветра зависит от атмосферного давления: чем большая разница в давлении между участками земной поверхности, тем сильнее ветер. Сильнейшие ветры у земной поверхности дуют в Антарктиде.

Постоянные ветры — это ветры, направление которых остается постоянным в течение всего года.

Сила Корполиса- это сила, вызванная вращением Земли. В резуль­тате воздействия этой силы движу­щиеся объекты, океанские и атмосфер­ные течения отклоняются в правую сторону в Северном полушарии и в левую сторону — в Южном

Пассаты — постоянные ветры, дующие от тропических широт в сторону экватора. В Северном полушарии имеют северо-восточное направление, в Южном полушарии юго-восточное.

                                                                                      

Рис. 26. Образование постоянных ветров

Ветры Западного переноса- постоянные ветры умеренных широт, дующие от тропиков. В Северном полушарии имеют юго- западное направление, в южном северо-западное (рис. 26).

Муссоны — ветры, меняющие направление два раза в год (рис. 27). Летом (сезон муссонов) ветры дуют с моря на сушу и приносят дожди, зимой при смене атмосферного давления ветры дуют с суши, неся сухую погоду.

Рис 27. Образование муссонов.

Циклональные ветры.

Тайфун — тропические циклоны, возникающие в северо- западной части Тихого океана (достигают восточных, юго-восточных берегов Евразии). Б Северной и Южной Америке тропические циклоны называются ураганами.

Вилли-еилли — тропический циклон в Тиморском море у се­веро-западных берегов Австралии (чаще всего наблюдается в ноябре — марте).

Местные ветры. Ветры, возникающие по местным причинам, оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории. К местным ветрам относят:

Сайкан— сильный северо-западный ветер, дующий через Жунгарские Ворота со стороны озера Алаколь.

Эби — сухой юго-восточный ветер, дующий с высокой скоростью через Жунгарские ворота со стороны озера Эби-Нур.

Сирокко — ветер в центральной части Средиземного моря, приходящий из Африки. Этот вид ветра зарождается в пустыне Сахара.

Фёк — сильный тёплый и сухой ветер, дующий с гор в долины.

Бора- это резкий, холодный, сильный ветер, в приморских районах дующий со склонов гор на побережье.

Самул* — знойный сухой ветер в пустынях Северной Африки и Аравийского полуострова (часто имеет западное и юго-западное направление). 

Хамсин — жаркий сухой и пыльный, обычно южный ветер на северо-востоке Африки и в Восточном Средиземноморье. 

Зефир — ветер на востоке Средиземноморья, тёплый, часто приносит дожди. 

Баргузин — сильный байкальский ветер.

‘ Найдите географические объекты; указанные в тексте параграфа на карте. 

 Географический словарь

Анемометр -метеорологический прибор для определения скорости в етр а. Воздушные массы — большие массы воздуха в тропосфере, обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью, содержанием пыли и т.п.).

Муссоны — ветры, меняющие направление два раза в год. Летом (сезон муссонов) ветры дуют с моря на сушу и приносят дожди; зимой при смене атмосферного давления ветры дуют с суши, неся сухую погоду.

Трансформация воздушных масс- постепенное изменение свойств передви­гающейся воздушной массы под влиянием под стипающей поверхности.

Пассаты — постоянные ветры, дующие от тропических широт в сторону экватора. В Северном полушарии имеют северо-восточное направление, в Южном полушарии юго-восточное.

! Это интересно

1.                    В шкале Бофорта, наряду со штилем и штормом, есть термин «свежий ветер». Если ветер дует со скоростью от 8 до 10 метров в секунду он называется свежим!

2.                    В США между Скалистыми горами и Аппалачами регулярно наблюдается наибольшее количество торнадо. Эта территория, в основном, располагающаяся в штатах Техас, Канзас и Оклахома, неофициально получила название «Аллея торнадо».

3.                    Самые сильные ветры на земном шаре наблюдаются на мысе Денисом (Антарктида). Их среднегодовая скорость -19,4метра в секунду. Б самый бурный месяц средняя скорость ветра достигает 25 метров, а в самый «спокойный»- 11,7метра в секунду. Здесь наблюдается 340 штормовых дней в году.

? Вопр осы и задания

1.                    Что является основной причиной всех движений в воздушной оболочке Земли?

2.                    Что такое воздушная масса? Назовите их главные свойства.

3.                    Почему происходит трансформация воздушных масс?

4.                   Дайте характеристику каждой воздушной массе. Чем объясняются их различия?

5.                    Что является главной причиной образования ветра?

6.                    Назовите виды ветров. Где они возникают?

7.                    Объясните причину возникновения постоянных ветров.

 Работа в тетради

1.     Охарактеризуйте состояние погоды для территорий: 

а)

Таблица циркуляция атмосферы и свойства воздушных масс

Общее

Воздушные массы — это подвижные компоненты тропосферы, которые отличаются друг от друга влажностью и температурой. Их разделяют на континентальные и морские. Морские воздушные массы образуются над мировым океаном и они более влажные чем континентальные, котороые формируются над сушей.

Формирование воздушных масс зависит от климатических поясов. При перемещении воздушных масс на новые территории они сохраняют первичные им характеристики. Таким образом они формируют погоду на тех территориях, где они находятся. Если сказать грубо, их делят на Циклоны и Антициклоны.

Воздушные массы

Арктические воздушные массы образуются над Северным Ледовитым океаном, а зимой могут образоваться и над севером материков Евразия и Северной Америки. Они имеют низкую температуру, малую влажность и повышенную прозрачность воздуха. При передвижении арктических масс в умеренные широты можно заметить резкое похолодание. Можно заметить ясную и малооблачную погоду. Со временем воздушная масса обретает те характеристики, которые присущие в умеренных широтах. Континентальные арктические воздушные массы образуются над ледяной Арктикой и над северным побережьем материков. Характеристики схожие с предыдущими массами, однако влажность воздуха еще меньшая.

Морские арктические воздушные массы образуются в более теплых климатических условиях. Над свободной от льда водным покрытием. Такие массы имеют более высокую температуру воздуха с предыдущими воздушными массами и содержат больше влаги. Передвижение такие масс в умеренные широты зимой иногда вызывают потепление.

Умеренные (полярный воздух) воздушные массы возникают в умеренных широтах и проникают в полярные и в субтропические широты. Континентальные умеренные воздушные массы зимой имеют ясную погоду с крепкими морозами, а летом теплую дождливую погоду. Морские умеренные приносятся западными ветрами. Они имеют высокую влажность.

Тропические воздушные массы имеют высокую температуру воздуха. Континентально-тропические воздушные массы имеют высокую сухость и запыленность, а морские тропические воздушные массы высокую влажность.

Экваториальные воздушные массы имеют теплый и влажный воздух. Те которые образуются над сушей и водой имеют одинаковые характеристики.

Все эти передвижения создают циркуляцию воздуха на планете Земля.

Атмосферный фронт

Воздушные массы постоянно находятся в движении. Между воздушными массами зачастую образуются резкие границы, некие переходные зоны шириной в несколько километров. Такие зоны называют атмосферными фронтами и имеют неустойчивую температуру, давления, влажность, скорость и направление ветра. Пересечение такого фронта с поверхностью земли называют линией атмосферного фронта.

В области атмосферных фронтов образуются обширные облачные образования, которые простираются на тысячи километров. В таких зонах выпадают осадки. Они возникают из-за быстрого охлаждения теплого воздуха холодным. (рис.1).

<img loading=»lazy» src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/01/Atmosfernyj-front.jpg» alt=»Атмосферный фронт» srcset=»/wp-content/uploads/2016/01/Atmosfernyj-front.jpg 501w,/wp-content/uploads/2016/01/Atmosfernyj-front-300×108.jpg 300w»>Рисунок — 1

Таблица циркуляции воздуха представлена в виде рисунка (рис.2), где видно какие ветра и куда дуют.

<img loading=»lazy» src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/01/Tablitsa-tsirkulyatsii-vozduha.jpg» alt=»Таблица циркуляции воздуха» srcset=»/wp-content/uploads/2016/01/Tablitsa-tsirkulyatsii-vozduha.jpg 657w,/wp-content/uploads/2016/01/Tablitsa-tsirkulyatsii-vozduha-300×219.jpg 300w»>Рисунок — 1

Смотрите также:

  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/CHto-takoe-vodopad-i-gejzer-150×150.jpg» alt=»Что такое водопад и гейзер?»>Что такое водопад и гейзер?
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2015/12/obrazovanie-tumana-i-oblakov-150×150.jpg» alt=»Как образуются туман и облака»>Как образуются туман и облака
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/Sostav-gidrosfery-shema-krugovorota-ugleroda-azota-i-kisloroda-150×150.jpg» alt=»Состав гидросферы, схема круговорота углерода, азота и кислорода»>Состав гидросферы, схема круговорота углерода, азота и кислорода
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/moshhnost-glubina-i-dvizhenie-plit-litosfery-150×150.jpg» alt=»мощность, глубина и виды движение плит литосферы»>мощность, глубина и виды движение плит литосферы
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/rol-gidrosfery-v-zhizni-zemli-i-cheloveka-150×150.jpg» alt=»Роль гидросферы в жизни земли и человека»>Роль гидросферы в жизни земли и человека
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/zagryaznenie-gidrosfery-metallami-i-nefteproduktami-150×150.jpg» alt=»загрязнение гидросферы металлами и нефтепродуктами»>загрязнение гидросферы металлами и нефтепродуктами
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/09/Umerennyj-poyas-vetra-zemlya-temperatura-osadki-150×150.jpg» alt=»Умеренный пояс — ветра, земля, температура, осадки»>Умеренный пояс — ветра, земля, температура, осадки
  • <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/Osnovnye-chasti-vodnoj-obolochki-gidrosfery-150×150.jpg» alt=»Основные части водной оболочки гидросферы»>Основные части водной оболочки гидросферы

Атмосферная циркуляция — Понимание глобальных изменений

Что такое атмосферная циркуляция?

Иллюстрация адаптирована со страниц глобальных циркуляций и струйных течений Weather.gov

Солнечное излучение , которое достигает Земли, проходит через атмосферу и либо поглощается, либо отражается атмосферой и поверхностью Земли. Большая часть этого поглощения происходит на поверхности Земли, что увеличивает температуру как земли, так и воды. Небольшое количество тепла в первых нескольких сантиметрах атмосферы передается от поверхности за счет теплопроводности, процесса столкновения молекул и передачи энергии.Поскольку молекулы воздуха находятся дальше друг от друга, чем в жидкостях или твердых телах, они не сталкиваются так часто, как в жидкостях и твердых телах, а воздух плохо проводит тепло. Большая часть тепла передается в атмосфере излучением и конвекцией.

Солнечный свет, поглощаемый поверхностью Земли, переизлучается в виде тепла, нагревая атмосферу снизу вверх. Это тепло поглощается и повторно излучается парниковыми газами в атмосфере, что приводит к парниковому эффекту .Нагретый воздух расширяется и становится менее плотным, чем холодный воздух, поэтому подогретый воздух у поверхности Земли поднимается вверх. Более холодный воздух сверху опускается, и воздух перемещается горизонтально, заменяя восходящий теплый воздух, который мы воспринимаем как ветер над поверхностью Земли. Этот перенос тепла из-за различий в плотности воздуха называется конвекцией. Основные закономерности атмосферной циркуляции вокруг тропиков (примерно от 30 o северной широты до 30 o южной широты) являются результатом конвекции, которая возникает из-за того, что районы вокруг экватора получают больше солнечного света, чем более высокие широты (см. поглощение и отражение). солнечного света ).Эти воздушные массы, называемые ячейкой Хэдли, поднимаются вблизи экватора и перемещаются на север и юг, перенося тепло и воду к полюсам.

Модели движения воздуха еще более усложняются из-за вращения Земли. Воздух, движущийся от экватора к полюсам, движется не по прямой линии, а отклоняется из-за эффекта Кориолиса (чтобы узнать больше, см. ссылки ниже), что усложняет модели атмосферной циркуляции. Кроме того, неравномерное распределение континентов и океанов и наличие горных хребтов делают детали моделей атмосферной циркуляции намного более сложными, чем модель с тремя ячейками (показана выше).

Изменение количества поглощаемой солнечной радиации и количества тепла, повторно излучаемого с суши и океанов Земли, приводит к разнице температур воздуха над различными типами местности. Например, морские бризы возникают потому, что суша нагревается и остывает быстрее, чем вода , так что днём суша теплее и бризы с моря текут внутрь суши, а ночью океан теплее суши, поэтому ветер дует с суши на море.

Атмосферная циркуляция переносит тепло по поверхности Земли, что влияет на круговорот воды, включая образование облаков и осадков событий.Движение воздушных масс приносит нам нашу ежедневную погоду, а долгосрочные закономерности циркуляции определяют региональный климат и экосистемы. Поверхностные океанские течения узоров возникают в результате воздействия ветра на поверхность воды, и эти течения также переносят тепло по всему миру. Изменения в количестве и распределении тепла в системе Земля из-за усиленного парникового эффекта в результате деятельности человека меняют модели атмосферной и океанской циркуляции, которые, в свою очередь, изменяют окружающую среду по всему миру.

Модели системы Земли об атмосферной циркуляции

Эта модель показывает некоторые причинно-следственные связи между компонентами системы Земля, связанные с атмосферной циркуляцией. Хотя эта модель не изображает закономерности циркуляции, возникающие в результате неравномерного нагревания поверхности Земли (как показано выше), она обобщает ключевые концепции, связанные с объяснением этого процесса. Наведите указатель мыши на значки для получения кратких пояснений; нажмите на значки, чтобы узнать больше о каждой теме. Скачать моделей системы Земля на этой странице.

Эта модель показывает некоторые дополнительные явления, которые изменяют модели атмосферной циркуляции на протяжении миллионов лет, включая распределение континентов и океанов и горообразование. Изменения в атмосферной циркуляции также переносят тепло, которое управляет круговоротом воды, включая формирование облаков и характер осадков. В свою очередь энергия, поглощаемая и выделяемая в круговороте воды, также способствует атмосферной циркуляции.Хотя эта модель не описывает неравномерный нагрев поверхности Земли, который приводит к атмосферной циркуляции, она обобщает ключевые концепции, используемые для объяснения этого глобального процесса.

Как деятельность человека влияет на атмосферную циркуляцию

Представленная ниже модель системы Земля включает некоторые из способов, которыми деятельность человека влияет на атмосферную циркуляцию, добавляя парниковые газы в атмосферу и повышая среднюю температуру Земли. Поскольку арктический регион особенно чувствителен к общему потеплению по сравнению с более низкими широтами, температурный градиент между средними широтами и полюсом сокращается.Это увеличивает волнистость северного полярного струйного течения. Поскольку атмосфера продолжает нагреваться, ученые ожидают увидеть гораздо более глубокие волны с севера на юг, которые вызовут изменения в струйном течении. Это может привести к тому, что погода , как штормовая, так и ясная, будет сохраняться намного дольше, чем считается нормальным в какой-либо конкретной области. Наведите курсор или нажмите на значки, чтобы узнать больше об этих антропогенных причинах изменений и о том, как они влияют на атмосферную циркуляцию.

Изучение системы Земли

Щелкайте по значкам и терминам, выделенным жирным шрифтом (например,грамм. повторное излучение тепла, частицы в воздухе и т. д.) на этой странице, чтобы узнать больше об этих процессах и явлениях. Кроме того, изучите инфографику «Понимание глобальных изменений» и найдите новые темы, представляющие интерес и/или актуальные для вас на местном уровне.

Чтобы узнать больше об обучении поглощению и отражению солнечного света, посетите страницу Ресурсы для обучения  .

Исследуйте

Узнайте больше на этих примерах из реальной жизни и бросьте себе вызов создать модель, объясняющую взаимосвязь системы Земля.

Ссылки для получения дополнительной информации

Модели глобальной циркуляции — Метеобюро

Дифференциальный нагрев

Причина, по которой у нас разные погодные условия, струйные течения, пустыни и преобладающие ветры, заключается в глобальной атмосферной циркуляции, вызванной вращением Земли и количеством тепла, которое получают разные части земного шара.

Солнце является нашим основным источником тепла, и из-за наклона Земли, ее кривизны, нашей атмосферы, облаков, полярных льдов и снега разные части мира нагреваются по-разному.Это создает большую разницу температур между полюсами и экватором, но наша глобальная циркуляция обеспечивает естественную систему кондиционирования воздуха, не позволяющую экватору становиться все жарче и жарче, а полюса — все холоднее и холоднее.

Мировой тираж

На большей части земной поверхности присутствуют крупномасштабные циркуляции ветра. Глобальную циркуляцию можно описать как всемирную систему ветров, с помощью которых осуществляется необходимый перенос тепла из тропических широт в полярные.

В каждом полушарии имеется по три ячейки (ячейка Хэдли, ячейка Феррела и ячейка Поляра), в которых воздух циркулирует на всю глубину тропосферы. Тропосфера — это название, данное вертикальной протяженности атмосферы от поверхности до высоты от 10 до 15 км. Это часть атмосферы, где происходит большая часть погоды.

Ячейка Хэдли

Самые большие клетки простираются от экватора до 30–40 градусов северной и южной широты и называются ячейками Хэдли в честь английского метеоролога Джорджа Хэдли.

В ячейках Хэдли пассаты дуют к экватору, а затем поднимаются к экватору в виде прерывистой линии гроз, которая образует Зону межтропической конвергенции (ITCZ). С вершин этих штормов воздух течет к более высоким широтам, где он опускается, образуя области высокого давления над субтропическими океанами и горячими пустынями мира, такими как пустыня Сахара в Северной Африке.

Ячейка Феррела

В средних ячейках, известных как ячейки Феррела, воздух сходится на малых высотах, чтобы подняться вдоль границы между холодным полярным воздухом и теплым субтропическим воздухом, который обычно находится между 60 и 70 градусами северной и южной широты.Это часто происходит на широте Великобритании, из-за чего у нас нестабильная погода. Циркуляция внутри ячейки Ферреля осложняется обратным потоком воздуха на больших высотах в сторону тропиков, где он соединяется с опускающимся воздухом из ячейки Хэдли.

Ячейка Феррела движется в направлении, противоположном двум другим ячейкам (ячейке Хэдли и ячейке Поляра), и действует как шестеренка. В этой ячейке приземный ветер будет дуть с южного направления в северном полушарии. Однако вращение Земли вызывает видимое движение вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии.Это отклонение вызвано эффектом Кориолиса и приводит к преобладающим западным и юго-западным ветрам, которые часто наблюдаются над Великобританией.

Полярная ячейка

Самыми маленькими и слабыми ячейками являются полярные ячейки, которые простираются от 60 до 70 градусов северной и южной широты до полюсов. Воздух в этих ячейках опускается над самыми высокими широтами и вытекает к более низким широтам на поверхности.

Эффект Кориолиса, ветры и погода в Великобритании

Теперь, когда мы знаем о ячейках Хэдли, Феррела и Поляра, давайте посмотрим, как все это соотносится с тем, что мы видим на поверхности Земли.В результате вращения Земли каждая ячейка имеет связанные с ней преобладающие ветры, и у нас также есть струйные течения, на все из которых влияет то, что называется эффектом Кориолиса. Это объясняет, почему воздух движется в определенном направлении вокруг области низкого давления и почему существуют пассаты. Это также дает нам представление о том, почему мы видим определенную погоду в Великобритании и вокруг нее.

Теплый влажный воздух из тропиков поступает на север приземными ветрами ячейки Феррела. Затем он встречается с холодным сухим воздухом, движущимся на юг в полярной ячейке.Полярный фронт формируется там, где встречаются эти две противоположные воздушные массы, что приводит к восходящему воздуху и низкому давлению на поверхности, часто на широте Великобритании.

Струйный поток полярного фронта движет этой областью нестабильной атмосферы. В Великобритании и многих других странах Европы часто наблюдается неустойчивая погода, которая возникает из-за перемещения областей низкого давления, которые образуются, когда влажный воздух поднимается вдоль полярного фронта.

Системы погоды (или низкого давления), несущие дождь и нестабильные условия, регулярно перемещаются через Атлантику.Струйный поток направляет эти системы, поэтому его положение важно для погоды в Великобритании.

Летом нормальное положение струйного течения должно быть к северу от Великобритании, оттягивая эти погодные системы от наших берегов, чтобы дать нам относительно стабильную погоду.

Обычно струйный поток проходит прямо с запада на восток и довольно быстро проталкивает погодные системы. Однако иногда направляющий поток струйного течения может извиваться (немного похоже на реку), изгибаясь на север и юг, направляясь на восток через Атлантику.Это называется меридиональным потоком, а более линейный поток с запада на восток называется зональным потоком.

Во время меридионального течения области низкого давления могут застревать над Великобританией, что приводит к длительным периодам дождей и сильных ветров. Зимой струйный поток полярного фронта перемещается дальше на юг, что увеличивает риск неустойчивой погоды и даже снега, если холодные арктические воздушные массы перемещаются на юг над Великобританией.

Продолжающийся эффект трех циркуляционных клеток (ячейки Хэдли, клетки Ферреля и ячейки Поляра) в сочетании с влиянием эффекта Кориолиса приводит к глобальной циркуляции.Чистый эффект заключается в передаче энергии от тропиков к полюсам на гигантской конвейерной ленте.

NWS JetStream — глобальные тиражи

Воздушный поток при отсутствии вращения и отсутствии воды на планете.

Global Circulations объясняет, как воздушные и штормовые системы перемещаются по поверхности Земли. Глобальная циркуляция была бы простой (а погода скучной), если бы Земля не вращалась, вращение не было наклонено относительно Солнца и не имело бы воды.

Воздушный поток при отсутствии вращения и отсутствии воды на планете.

В такой ситуации солнце нагревает всю поверхность, но там, где солнце находится прямо над головой, оно сильнее нагревает землю и атмосферу. В результате экватор становится очень горячим, а горячий воздух поднимается в верхние слои атмосферы.

Затем этот воздух будет двигаться к полюсам, где он станет очень холодным и опустится, а затем вернется к экватору (вверху справа). Одна большая область высокого давления будет на каждом из полюсов с большим поясом низкого давления вокруг экватора.

Учебный урок: Поджаренный ветер

Между экватором и полюсами существуют три основных круговорота из-за вращения Земли.

Однако, поскольку Земля вращается, ось наклонена, а в северном полушарии больше суши, чем в южном полушарии, реальная глобальная картина намного сложнее.

Вместо одной большой циркуляции между полюсами и экватором циркуляции три…

  1. Ячейка Хэдли — Движение воздуха в низких широтах к экватору, которое при нагревании поднимается вертикально, с движением к полюсу в верхних слоях атмосферы.Это образует конвекционную ячейку, которая преобладает в тропическом и субтропическом климате.
  2. Ячейка Феррела — Ячейка атмосферной циркуляции в средних широтах для определения погоды, названная Феррелом в 19 веке. В этой ячейке воздух течет к полюсу и востоку у поверхности и к экватору и западу на более высоких уровнях.
  3. Полярная ячейка — Воздух поднимается, расходится и движется к полюсам. Оказавшись над полюсами, воздух опускается, образуя полярные возвышенности. У поверхности воздух расходится наружу от полярных максимумов.Приземные ветры в полярной ячейке восточные (полярно-восточные).
Между экватором и полюсами существуют три основных круговорота из-за вращения Земли.

Между каждой из этих циркуляционных ячеек находятся полосы высокого и низкого давления на поверхности. Полоса высокого давления расположена примерно на 30° северной/южной широты и на каждом полюсе. Полосы низкого давления находятся на экваторе и 50°-60° с.ш.

Обычно ясная и сухая/жаркая погода связана с высоким давлением, а дождливая и ненастная погода – с низким давлением.Вы можете увидеть результаты этих тиражей на глобусе. Посмотрите на количество пустынь, расположенных вдоль 30° северной/южной широты по всему миру. Теперь посмотрите на область между 50°-60° северной/южной широты. В этих районах, особенно на западном побережье континентов, обычно выпадает больше осадков из-за большего количества штормов, движущихся по земле на этих широтах.

Улучшение циркуляции воздуха для естественного прохладного лета

Правильная циркуляция воздуха имеет решающее значение в любом доме, поскольку воздушный поток регулирует температуру, удаляет загрязнения, предотвращает образование плесени и просто создает более приятную и безопасную среду для дыхания.Напротив, плохая циркуляция воздуха может поставить под угрозу ваше здоровье. Когда воздух в вашем доме кажется застоявшимся или его циркуляция воздуха иным образом оставляет желать лучшего, примите меры, чтобы ветер снова дул в более здоровый и комфортный дом.

Открытые двери и окна

Это самый простой и очевидный способ немедленно улучшить циркуляцию воздуха в помещении. Просто открывая окна в разных комнатах, вы можете создать перекрестный поток, который улучшит циркуляцию во всем доме.

Когда воздух поступает в помещение с одной стороны, а выходит с другой, возникает перекрестная вентиляция. Как и любое движение воздуха, перекрестная вентиляция может охлаждать ваше тело, ускоряя испарение пота, и охлаждать ваш дом, удаляя горячий воздух, особенно ночью, если поступающий наружный воздух прохладный.

Любое помещение с отверстиями на противоположных сторонах можно вентилировать перекрестно, если отверстия достаточно большие. Но большинство домов во многих местах имеют глубину не менее двух комнат, поэтому вам также необходимо следить за потоком воздуха через весь дом, чтобы эффективно проветривать комнаты.Думайте о своем доме как о системе коридоров и дверных проемов, которые могут направлять воздух из одного конца в другой.

Рабочие вентиляторы

В дополнение к вытяжным вентиляторам, улучшающим общий воздухообмен, традиционные вентиляторы обеспечивают постоянную циркуляцию воздуха. Оконные вентиляторы особенно полезны для этой цели.

Вытяжной вентилятор работает как обычный вентилятор наоборот. Вместо того, чтобы выдувать воздух наружу, он втягивает воздух и влагу внутрь. Это улучшает наружную вентиляцию, предотвращает попадание влаги в дом и удаляет загрязняющие вещества из воздуха.

Люди терпимо относятся к более высоким температурам, когда воздух находится в движении, а потолочные вентиляторы — относительно энергоэффективный и доступный способ улучшить естественный воздушный поток в вашем доме. Например, потолочные вентиляторы позволяют повысить температуру в вашем доме в летние месяцы на четыре градуса, сохраняя при этом тот же уровень комфорта. Вот несколько советов по максимальному комфорту при использовании потолочных вентиляторов при минимальном потреблении энергии:

  • Выключайте вентилятор, когда в комнате никого нет.Движение воздуха охлаждает людей, а не помещения.
  • Сезонная регулировка органов управления. Летом используйте потолочный вентилятор с направлением потока воздуха вниз (против часовой стрелки) и встаньте на пути движущегося воздуха; чем выше скорость воздуха, тем больше охлаждающий эффект. Зимой реверсируйте двигатель и включите потолочный вентилятор по часовой стрелке на низкой скорости, чтобы направить теплый воздух от потолка вниз в занимаемое помещение.

Установка вентиляционного отверстия на чердаке

Отсутствие вентиляции на чердаке может привести к тому, что застойный воздух попадет на мансардный этаж и повлияет на весь дом.Эту работу лучше доверить профессионалам, но вы можете установить фронтон на чердаке, сначала вырезав раму в соответствии с инструкциями производителя, а затем установив вентиляционное отверстие с помощью предоставленных инструментов. Чердачный вентилятор также может помочь улучшить циркуляцию воздуха на чердаке.

Если вы живете там, где дует редко или слишком слабо, вы можете использовать эффект «дымохода» или «стека», чтобы усилить движение воздуха. Эффект дымохода создается за счет подъема теплого воздуха; при нагревании воздух расширяется, становится легче и поднимается вверх.Если этому восходящему теплому воздуху позволить выйти высоко в конструкции, он будет заменен более холодным (более тяжелым) воздухом, поступающим ниже в конструкцию.

На скорость движения воздуха влияет расстояние по вертикали между входными и выходными отверстиями, размер отверстий и разница температур воздуха снизу вверх дымохода; чем больше каждая из этих характеристик, тем быстрее движение воздуха. Одним из преимуществ этой стратегии является то, что она не требует какой-либо конкретной ориентации по преобладающим ветрам; он едет сам.

Если у вас высокий дом — многоуровневый, с высокими потолками или и то, и другое — возможно, у вас уже есть необходимые компоненты для использования эффекта дымохода. Вы можете использовать существующую лестничную клетку, атриум, фонарь или другой вертикальный воздушный проход, чтобы увеличить поток воздуха в вашем доме. Если у вас уже есть необходимые отверстия вверху и внизу этого воздушного пространства, вашей единственной задачей может быть открытие и закрытие их по мере необходимости.

Посмотрим правде в глаза: использование кондиционера в течение всего лета может быть дорогостоящим.Не позволяйте жаре разрушить ваш бюджет! Воспользуйтесь одним из наших простых советов, чтобы обеспечить правильную циркуляцию воздуха в вашем доме, и ваш бумажник скажет вам спасибо.

Все еще ищете способ сократить расходы этим летом? Переключитесь на Spark Energy, чтобы получить надежные фиксированные тарифы! Узнайте больше о наших домашних планах по энергопотреблению.

 

Читайте также:

Экономия энергии зимой

Frontiers | Влияние атмосферной циркуляции на повышение температуры воздуха в Эстонии

Введение

Изменение климата, особенно глобальное потепление, является одной из главных проблем нашего времени.Средняя глобальная температура воздуха за последние десятилетия уже примерно на 0,8 °C превышает средний показатель 20-го века, составляющий 13,9 °C (IPCC, 2014; NOAA, 2018). Однако температура воздуха в бассейне Балтийского моря прогревается еще быстрее. В северной части бассейна Балтийского моря (к северу от 60° с.ш.) аномалии среднегодовой температуры с 1871 по 2011 г. составляли 0,11°С за декаду, а в южной части (к югу от 60° с.ш.) 0,08°С за декаду (BACC). Коллектив авторов, 2015 г.). Исследования в Эстонии показали, что за последние полвека температура воздуха в Эстонии повысилась примерно на 2°C (Jaagus, 2006; Jaagus et al., 2014).

Эстония находится в переходной зоне между морским и континентальным климатом на восточном побережье Балтийского моря (рис. 1). Поскольку Балтийское море и Эстония расположены в относительно высоких широтах, атмосферная циркуляция является здесь одним из основных факторов, определяющих изменчивость климата (Keevallik, 2003; Jaagus, 2006). Регион Балтийского моря в основном контролируется Североатлантическим колебанием (САК), и влияние САК наиболее заметно в холодное полугодие с ноября по март (Hurrell, 1995; Hurrell et al., 2003; Киваллик, 2003 г.; Кисели и Хут, 2006 г.; Группа авторов BACC, 2015 г.). Существует множество исследований, связывающих изменения индексов САК с изменениями климатических переменных в Эстонии (например, Keevallik, 2003; Jaagus, 2006; Jaagus et al., 2008; Jaagus and Suursaar, 2013). В целом дождливые и мягкие зимы в Эстонии, а также уменьшение площади льда в Балтийском море (Jevrejeva et al., 2004) или усиление штормовости (Jaagus et al., 2008; Jaagus and Suursaar, 2013) можно объяснить преобладание положительной фазы индекса САК.Однако эти связи непостоянны во времени и пространстве (Jevrejeva et al., 2004; Lehmann et al., 2017; Sepp et al., 2018) и содержат некоторые противоречия. Например, известно, что индекс САК показывает многолетнюю изменчивость, но с середины 1960-х до середины 1990-х годов он находился в целом в положительной фазе (Hurrell, 1995; Hurrell et al., 2003). После середины 1990-х годов наметилась тенденция к более отрицательным значениям индекса САК (Hurrell et al., 2003; Kyselý, Huth, 2006), что означало, что мягкие зимы должны были смениться суровыми зимами.Но этого не произошло.

Рисунок 1. Область исследования. Темная линия: граница домена. Черная точка: центр домена. Треугольники: расположение метеорологических станций (1, Вилсанди, 2, Йыхви, 3, Тюри).

Различные исследования (Jaagus, 2006; Hoy et al., 2013; Cahynova and Huth, 2016) предполагают, что изменения температуры воздуха в последние десятилетия были связаны с изменениями атмосферной циркуляции. С точки зрения синоптической климатологии повышение температуры воздуха может быть вызвано либо увеличением повторяемости тех или иных «теплых» циркуляций, либо они стали приносить более теплые воздушные массы.Как упоминалось в предыдущем разделе, многие исследования (например, Sepp and Jaagus, 2002; Jaagus, 2006; Hoy et al., 2013; Cahynova and Huth, 2016) указывают на то, что потепление зимой в основном вызвано повторяемостью западных типов циркуляции. которые зимой приносят теплый воздух с океана, увеличились.

С другой стороны, внутренняя изменчивость типов циркуляции — например, прогрелись ли сами типы — редко изучалась. Результаты Beck et al. (2007) и Cahynova and Huth (2016) указывают на то, что долгосрочные колебания климата и сезонных трендов температуры можно лишь частично объяснить изменением повторяемости типов циркуляции.Они предполагают, что как частотные, так и внутритиповые изменения играют определенную роль в наблюдаемых климатических трендах. Однако Цахинова и Хут (2016) также подчеркнули, что наблюдаемые климатические тренды скорее вызваны изменением климата внутри типов циркуляции весной, летом и осенью.

Основной целью настоящего исследования является анализ взаимосвязей между повышением температуры воздуха и изменением атмосферной циркуляции в Эстонии в период 1966–2015 гг. Мы ставим следующие вопросы: (1) связано ли изменение температуры воздуха в Эстонии с изменением повторяемости типов циркуляции и (2) изменилась ли температура воздуха в зависимости от типов циркуляции.Кроме того, мы пытаемся объяснить причины тенденций, проявившихся в нашем исследовании.

Данные и методы

Данные о температуре воздуха

Мы использовали температуры трех метеорологических станций – Вилсанди, Тюри и Йыхви (рис. 1). Вилсанди — прибрежная станция, представляющая морской климатический регион Эстонии, а Тюри и Йыхви — внутренние станции; последний представляет собой несколько более континентальный климат (Jaagus and Truu, 2004). Из-за неоднородности и отсутствия данных в более ранних временных рядах этих трех метеорологических станций наш набор данных состоял из среднесуточной температуры воздуха за период 1966–2015 гг., Полученных от Эстонской метеорологической службы.

Классификация тиражей

Разнообразие методов и алгоритмов, используемых для классификации моделей суточного кровообращения, велико (Yarnal, 1993; Huth et al., 2008). В рамках Действия 733 COST «Гармонизация и применение классификаций типов погоды для европейских регионов» был собран и проанализирован набор из 33 методов или алгоритмов, которые использовались для классификации моделей суточной циркуляции (Philipp et al., 2016; Tveito et al., 2016). Этот всеобъемлющий набор состоит из хорошо известных ручных классификаций, в которых опыт метеорологов был применен к методам, используемым в интеллектуальном анализе данных и машинном обучении.Отсутствие внутренней структуры в ежедневных полях классифицированных переменных является причиной того, что нет четких статистических оснований для предпочтения какого-либо из этих известных методов (Philipp et al., 2016). Хут и др. (2016) пришли к выводу, что разные методы классификации, как правило, работают по-разному в зависимости от количества классов, времени года, климатической переменной, размера домена и региона. Это означает, что с определенной целью следует оценивать различные методы, чтобы получить объективные и обобщаемые результаты.

Из этого набора данных COST733 мы выбрали семь методов классификации циркуляции, которые лучше всего работали с температурой в небольших областях (Huth et al., 2016) (см. Таблицу 1). Эти классификации относятся к следующим методологическим группам: пороговые классификации, основанные на анализе главных компонент и методы оптимизации. Классификации на основе пороговых значений основаны на концепции субъективно предопределенных типов, которые назначаются автоматически с использованием пороговых значений для определенных индексов.Чаще всего показатели характеризуют силу меридиональной и зональной составляющих крупномасштабного воздушного потока и завихренность. Классификации, основанные на анализе главных компонент, основаны на эмпирических ортогональных функциях различных матриц как в S-, так и в T-режиме [КРЗ использует S-режим, т. е. точки сетки соответствуют строкам матрицы данных, а временные реализации (дни) — ее столбцы]. Идея методов оптимизации состоит в том, чтобы всю совокупность изучаемых объектов (объектами здесь являются дни с разным характером циркуляции) расположить в группы (типы циркуляции) таким образом, чтобы оптимизировалась определенная функция.В большинстве классификаций тиражей, основанных на методах оптимизации, целью этой оптимизации является минимизация внутритиповой изменчивости, измеряемой как общая сумма евклидовых расстояний между объектами-членами типа и среднего значения типа (центроида). Здесь представлены алгоритм кластеризации k-средних (CKM, CAP), а также иерархическая кластеризация (HLC) (Philipp et al., 2016; Tveito et al., 2016).

Таблица 1. Методы классификации , применяемые в настоящем исследовании, список включает сокращения, используемые в данной статье, общеупотребительные названия методов, ключевые ссылки методов и методологическую группу.

Суточные поля полей среднего давления на уровне моря из реанализа NCEP/NCAR (Kalnay et al., 1996) классифицированы по типам циркуляции за период 1948–2015 гг. Поскольку нам нужно использовать довольно большую выборку методов, которые одинаково применяются к одному и тому же набору данных, мы использовали программное обеспечение класса cost733 (Philipp et al., 2016). Cost733class — это пакет программного обеспечения с открытым исходным кодом, который был разработан специально для создания, сравнения и оценки классификаций в различных версиях (Philipp et al., 2016). Все методы из набора данных COST733 были запрограммированы там как подпрограммы, чтобы применять их к одним и тем же входным данным. Это программное обеспечение позволяет людям использовать свои собственные файлы данных, варьировать количество типов, классифицировать весь год или только по сезонам и т. д. Если для всех методов используются одни и те же параметры, то различия между результатами классификации можно объяснить к самому алгоритму классификации, а не к различным способам их использования (Philipp et al., 2016). Мы использовали только девять типовых версий классификаций.Однако несколько классификаций имеют две версии: либо с 8 и 10 (GWT), либо с 9 и 10 типами (CKM, CAP, HCL), таким образом, всего здесь сравнивались 12 классификаций (таблица 1).

В результате расчетов получены каталоги классификаций, где каждый день указан по одному определенному типу тиража из каждой классификации. Поскольку мы использовали только точечные измерения температуры воздуха в Эстонии, а типы циркуляции лучше всего характеризуют центр области, мы рассчитали классификации для области 5° в.д. – 45° в.д. и 45° с.ш. – 70° с.ш. с центром в 25° в.д. и 57.5° с.ш. (рис. 1). Размер нашего домена заметно меньше площади, характерной для атмосферных связей типа НАО, которые, как известно, не влияют на местную погоду летом. Однако можно предположить, что типы циркуляции, созданные специально для небольшого домена, отражают и локальную специфику.

Карты типов циркуляции GWT10 для нашего домена показаны на рис. 2. Представлены восемь основных направленных типов плюс циклонический (С) и антициклонический типы (АС).Размер области соответствует синоптическому масштабу: положение одного циклона и антициклона определяет геострофический поток воздуха над областью. Типы циркуляции получены путем расчета корреляций с прототипными полями зонального течения, меридионального течения и циклона в центре области (Beck et al., 2007). Типы легко интерпретируются, и дни принадлежат к одним и тем же типам независимо от того, используется ли для классификации другой период.

Рис. 2. Средние значения давления на уровне моря для типов погоды GWT10, рассчитанные на основе ежедневных значений за 1948–2015 гг. Типы направлений З, ЮЗ, СЗ, С, СВ, В, ЮВ, Ю и С – циклонический и АС – антициклонический.

Методы

Весь анализ проводится с использованием общих времен года – весны (MAM), лета (JJA), осени (SON) и зимы (DJF). Декабрь относится к предыдущему году, поэтому зимний ряд короче на 1 год (1967–2015 гг.). Среднегодовые значения здесь не использовались, так как один и тот же тип циркуляции может вызвать теплую погоду летом и сильный холод зимой.

В качестве первого шага были определены «теплый» и «холодный» типы циркуляции, т. е. типы, которые сопровождаются либо положительными (теплыми), либо отрицательными (холодными) аномалиями температуры воздуха в течение данного сезона. Для этого рассчитаны среднесуточные многолетние температуры за период 1966–2015 гг.; 29 февраля было опущено. Поскольку среднесуточная температура воздуха сильно различается по годам (особенно зимой), некоторые случайные экстремальные значения могут существенно исказить долгосрочные средние температуры типов циркуляции.Таким образом, мы аппроксимировали годовую температуру воздуха функцией косинуса (рис. 3). Для поиска оптимальных параметров функции использовалась функция Excel «Решатель».

Рис. 3. Смоделированная (идеализированная) среднесуточная температура на станции Тюри за период 1966–2015 гг. и среднесуточная многолетняя температура того же периода. Найден коэффициент корреляции R между моделью и средней температурой для каждого календарного дня, усредненной за все годы. Идеализированная температура Тюри X была рассчитана с использованием следующего уравнения:

Х = -11.429 ⋅ cos (0,017098 · t + (−2,40077)), (1)

, где t — день года.

Таким образом, температурная аномалия представляет собой отклонение от идеализированной кривой температуры воздуха. На следующем этапе мы отсортировали аномалии суточной температуры для каждого заданного типа циркуляции. Если аномалия средней многолетней температуры за сезон была положительной, тип циркуляции рассматривался как «теплый», если отрицательный, то как «холодный».

Мы хотели сопоставить типы циркуляции из разных классификаций со стороны направления воздушного потока, которое, по нашему мнению, представляет либо холодную, либо теплую адвекцию.Мы рассчитали каталог типов тиражей, которые в большинстве случаев несколько анонимны, т. е. название типа — это просто число. Задача классификаций циркуляции состоит в том, чтобы описать весьма изменчивую атмосферную циркуляцию путем разделения суточных моделей воздушного потока на довольно небольшое число характерных классов/типов. В этом исследовании мы использовали классификации с девятью типами. Разумно предположить, что если такие виды дискретных состояний действительно существуют, то все классификации должны содержать типы с близкими схемами течения по расположению областей низкого и высокого давления.Чтобы понять, какие типы представляют собой сходные условия циркуляции, мы сначала визуально сравнили карты среднего уровня моря всех типов циркуляции из всех классификаций. Мы классифицировали типы циркуляции в соответствии со сходством направлений воздушных потоков и использовали типы GWT10 в качестве эталона из-за простой интерпретации его десяти типов циркуляции (Cahynova and Huth, 2016).

Поскольку количество типов в классификациях было одинаковым, а большинство паттернов в разных классификациях были визуально очень похожи, был проведен анализ наложения.Основная цель этого анализа заключалась в том, чтобы понять, встречаются ли в один и тот же день типы похожего воздушного потока из разных классификаций. Мы сравнили типы GWT10 с аналогичными типами циркуляции других классификаций и подсчитали, через сколько дней совпадали подобные типы.

Анализ линейного тренда ( p < 0,05) применялся для описания изменений во временных рядах типов циркуляции и температуры воздуха в период 1966–2015 гг., а также в подпериодах 1966–1991 и 1992–2015 гг.Кроме того, мы проанализировали тренды для 30-летних подпериодов, чтобы показать, насколько чувствительны знак и величина тренда в зависимости от начальной и конечной точек.

Результаты и обсуждение

Хотя метеорологические станции Тюри, Вилсанди и Йыхви представляют разные микроклиматические регионы Эстонии, в результатах этих трех станций не было обнаружено существенных различий. Таким образом, здесь мы демонстрируем только результаты станции Тюри, так как она представляет большинство изменений температуры воздуха на материковой части Эстонии.

Анализ перекрытия показал несколько противоречивые результаты. С одной стороны, паттерны типов циркуляции разных классификаций визуально очень похожи друг на друга и хорошо совместимы с соответствующими паттернами типов GWT10. Тем не менее, некоторые классификации не содержат определенных паттернов, а некоторые паттерны несопоставимы с паттернами GWT10. Процент совпадения сходного типа циркуляции с соответствующим типом GWT10 также относительно невелик (табл. 2).Эти результаты говорят о том, что, хотя усредненные карты типов циркуляции могут выглядеть одинаково, наборы на самом деле состоят из весьма изменчивых условий циркуляции. Это подтверждает понимание (Philipp et al., 2016; Tveito et al., 2016) того, почему для классификации моделей циркуляции необходимо так много различных методов, и не существует единственной наилучшей классификации. Филипп и др. (2016) обнаружили, что даже одни и те же методы групповой классификации часто демонстрируют низкое сходство. По этой же причине следующие результаты представлены в обобщенном виде и по возможности избегают анализа какого-либо конкретного типа циркуляции.

Таблица 2. Визуально похожие типы циркуляции и процент совпадения. Первый столбец: названия классификаций.

Определение «теплых» и «холодных» типов дало вполне ожидаемые результаты (табл. 3). Аномалии температуры воздуха четко указывали на адвекцию относительно холодных или теплых воздушных масс. Так, северные типы (С) сопровождаются отрицательными температурными аномалиями в каждый сезон, а юго-западные типы (ЮЗ) являются «теплыми» круглый год. Западные типы (З) представляют собой адвекцию морских воздушных масс из Северной Атлантики, относительно теплых зимой и холодных летом.В целом восточные типы (В, СВ и ЮВ) могут быть связаны с адвекцией континентальных воздушных масс, сверххолодных зимой и сверхтеплых летом. В случае АК область высокого давления располагается в середине области, принимая на себя радиационное выхолаживание зимой и потепление летом.

Таблица 3. «Теплый» и «холодный» типы.

Значения аномалий температуры воздуха, приведенные в таблице 3, являются средними многолетними аномалиями всех классификаций.Относительно высокое стандартное отклонение снова указывает на то, что сходные типы представляют собой немного разные условия циркуляции и могут вызывать несколько разные погодные условия. Например, ПВ типа СКМ10 сопровождается температурной аномалией -0,6°С, а такой же ПВ типа КАР10, КАП09 и ЛИТ09 +3,8°С зимой. Однако в целом существует лишь несколько типов, чей «холодный» или «теплый» статус отличался бы от представленного в таблице 3.

Поскольку для некоторых типов циркуляции характерны противоположные аномалии температуры воздуха зимой и летом, мы проанализировали тенденции повторяемости и аномалий температуры воздуха по сезонам года.

Зима

Согласно литературным данным, наиболее резкие изменения климата в Эстонии происходят зимой. Например, за последние полвека средняя многолетняя температура воздуха в январе увеличилась на 4°С (Jaagus, 2006; Jaagus et al., 2017). Обо всех этих изменениях сообщалось как в Эстонии (Tomingas, 2002; Jaagus, 2006; Jaagus et al., 2008), так и в Европе (Kysely and Huth, 2006; Cahynova and Huth, 2010, 2016; Küttel et al., 2011; Hoy et al., 2013; Kučerová et al., 2017) одновременно с увеличением частоты и величины западной циркуляции. Увеличение частоты западного типа объясняют положительной фазой САК после 1960-х гг. (Hurrell, 1995; Jaagus, 2006). Яагус и др. (2008) обнаружили, что западный тип чаще встречается зимой за счет холодного восточного типа. Однако наш анализ не выявил таких тенденций. Статистически значимые изменения частот типов циркуляции произошли лишь в нескольких классификациях за период 1967–2015 гг.У западных типов изменений практически не произошло (ЮЗ, З, СЗ, табл. 4).

Таблица 4. Среднемноголетняя (1966–2015 гг.) повторяемость типов циркуляции (в днях) и изменения по линии тренда в днях за период зимой [DJF (A)] и аномалии средней многолетней температуры воздуха ( в °C) на станции Тюри, связанные с особыми типами циркуляции и изменениями по линии тренда в °C зимой [DJF (B)].

При рассмотрении температурных аномалий, связанных с типами циркуляции на станции Тюри, большинство проанализированных временных рядов показывают тенденции к резкому увеличению (таблица 4).Важно отметить, что «холодные» типы прогрелись относительно больше, чем «теплые», особенно типы N и NE. В целом эти два типа представляют собой адвекцию арктических воздушных масс. Некоторые негативные тенденции имели место в видах группы СЗ.

Пружина

Поскольку зимы становятся теплее и короче, весна начинается раньше и в Эстонии становится теплее (Keevallik, 2003; Ahas and Aasa, 2006; Jaagus, 2006; Schwartz et al., 2006; Jaagus et al., 2017). Наш анализ показал, что большая часть статистически значимых изменений повторяемости типов циркуляции приходится на весну.По трендам можно наблюдать определенные сдвиги в атмосферной циркуляции: уменьшилась встречаемость Е и ЮВ типов и увеличилась повторяемость сверххолодных С и холодных СЗ типов (табл. 5). Это говорит о том, что пружины должны были стать прохладнее. Однако тренды временных рядов температуры воздуха свидетельствуют об обратном (табл. 5). В основном все типы циркуляции значительно потеплели за период 1966–2015 гг.

Таблица 5. Среднемноголетняя (1966–2015 гг.) повторяемость типов циркуляции (в днях) и изменения по линии тренда в днях весной [MAM (A)] и аномалии средней многолетней температуры воздуха, связанные с типами циркуляции на станции Тюри и изменения по линии тренда в °C весной [MAM (B)].

Лето

Существенных изменений летнего климата Эстонии не зарегистрировано. Исключением является тенденция к похолоданию в июне (Jaagus, 2006). Кроме того, в нашем анализе было лишь несколько статистически значимых изменений в период с 1966 по 2015 год. В целом можно говорить лишь о некотором снижении (примерно на 6 сут) частоты NE типа и тенденциях к увеличению частоты SE и S типов (на 3–4 сут). Упомянутые выше все относятся к теплым типам. Средняя температурная аномалия, сопровождающая типы ЮВ, Ю и СВ, составляет +2.7°С, +1,5°С и +0,3°С соответственно.

Изменения температуры воздуха показывают, что почти все «теплые» типы стали холоднее (кроме СВ), а «холодные» типы теплее (кроме С) примерно на 1,5°С.

Осень

Как и летом, сигналы об изменении климата осенью, как сообщается, несколько расплывчаты (Jaagus, 2006). Наш анализ также выявил всего несколько статистически значимых изменений в частоте типов. Только повторяемость типов NW уменьшилась до 6 дней. Однако практически для всех типов циркуляции характерны положительные тренды аномалий температуры воздуха.В целом наиболее интенсивное потепление характерно для «теплых» типов осени (Ю, ЮЗ и З), которые потеплели на 1,7–2,9°С.

Возможные причины

Результаты нашего анализа тенденций несколько противоречивы. С одной стороны, общее отсутствие тенденций во временных рядах типов циркуляции классификаций COST733 совпадает с аналогичными выводами Cahynova and Huth (2010, 2016) и Kučerová et al. (2017). В то же время отсутствие трендов, особенно у западных типов зимой и обилие изменений весной, несколько противоречат результатам Kucherová et al.(2017) и многие другие работы (например, Tomingas, 2002; Kyselý and Huth, 2006; Jaagus et al., 2008; Cahynova and Huth, 2010, 2016; Küttel et al., 2011; Keevallik, 2011; Hoy et al. , 2013). Различия в зиме настолько принципиальны, что их нельзя объяснить различиями в расположении домена или во входной базе данных. Например, Кучерова и др. (2017) использовали данные о атмосферном давлении из ERA40 (Uppala et al., 2005) и домена 05 от COST733 Action (8°E – 34°E; 53°N – 68N), хотя использование разных баз данных может привести к существенным различиям в классификации (Stryhal and Huth, 2017).

Поиск первопричины различий был бы отдельной темой для исследования и выходит за рамки настоящей статьи. Однако уже сейчас можно сделать некоторые выводы, глядя на тенденции частоты встречаемости типов за подпериоды 1966–1991 и 1992–2015 годов. Всего статистически значимых трендов повторяемости типов циркуляции в зимы 1967–2015 гг. всего пять (табл. 4), а в период 1967–1991 гг. – 29, а в период 1992–2015 гг. – 52. Наиболее резкие изменения произошли в СЭ и особенно в S типах в первой половине периода.Частота этих типов снизилась до 14 дней (классификации HCL09, KRZ09 и HCL10). В то же время частота W-типа увеличилась до 15 дней (CAP09). Однако во втором подпериоде тенденции обратные, т. е. резко увеличилась встречаемость типов E, SE и S (до 19 дней; тип KRZ08 E), а встречаемость типов W, NW и N резко снизились (до 21 дня, W-тип HCL09 и HCL10). В целом противоположные тенденции подпериодов имеют тенденцию нивелировать тенденции всего периода (рис. 4, 5).Тенденции типа W по классификации CAP09, рассчитанные для 30-летних периодов, ясно демонстрируют сильный рост до 2000 г., в то время как тенденции с 1980-х гг. отрицательные (рис. 5). Аналогичное несоответствие между периодами в другие сезоны. Например, снижение видов Е и ЮВ весной в основном обусловлено негативными трендами 1966–1991 гг. Однако резкое увеличение типов СНК (табл. 5) заметно только в период 1992–2015 гг.

Рис. 4. Повторяемость (в днях) типа циркуляции по классификации CAP09 W и изменение по линии тренда в днях зимой (1967–2015 гг.).Длинная линия тренда за весь период 1967–2015 гг. Два более коротких за 1967–1991 и 1992–2015 годы. Обе короткие линии тренда статистически значимы ( p < 0,05), длинная — нет.

Рис. 5. Текущие тренды повторяемости (в днях) типа циркуляции W по классификации CAP09 за 30-летние периоды. Статистически значимые ( p < 0,05) тренды отмечены черными точками.

В какой-то степени упомянутые изменения можно рассматривать как признак усиления и смещения на восток САК, а также сдвига на северо-восток траекторий штормов, о которых сообщалось в последние годы (Jung et al., 2003; Покорна и Хут, 2015 г.; Кучерова и др., 2017). Однако вопрос о взаимосвязях САК с региональными схемами циркуляции, а также с температурой представляет собой сложный вопрос, требующий более глубокого изучения. Одной из причин неполного понимания является нестационарность пространственного паттерна САК и временных корреляций (Lehmann et al., 2011, 2017).

Увеличение аномалий температуры воздуха было практически однозначным. Тем не менее, можно сказать, что потепление в Эстонии лишь частично можно объяснить изменением повторяемости типов циркуляции.Другая возможность заключается в том, что сами типы стали теплее либо из-за изменений на большей территории, что означает, что воздух, адвективный здесь, уже теплее, либо из-за изменений в других свойствах, таких как облачность или влажность, которые изменяют энергетический баланс и отопление происходит локально. Это довольно важный вопрос для синоптической климатологии, поскольку изменчивость внутри типов редко изучается, поскольку сами типы циркуляции обычно считаются постоянными (Ярнал, 1993).

Как уже упоминалось, наиболее резкие изменения произошли в случае наиболее холодных типов, представляющих собой адвекцию арктических воздушных масс (север и северо-восток) зимой и весной. Хотя по среднемноголетним аномалиям еще «холодные», некоторые северные типы в настоящее время уже можно считать «теплыми» (рис. 6). Эти положительные температурные аномалии обнаруживаются в годы, когда этот «холодный» тип имеет частоту ниже средней, что дает намеки на то, что более низкая стойкость может означать более теплые «холодные» типы.

Рисунок 6. Повторяемость типа циркуляции по классификации LIT09 СВ и изменение по линии тренда в днях зимой (1967–2015 гг.). И многолетняя аномалия средней температуры воздуха, связанная с типами циркуляции на станции Тюри и изменениями по линии тренда в °С зимой.

Такого рода изменения могут хотя бы в какой-то степени отражать резкое потепление и изменение атмосферной циркуляции над Арктическим бассейном, о которых сообщают многие авторы (например, Serreze et al., 2000; Bekryaev et al., 2010; Vihma , 2014; Уолш, 2014; Screen et al., 2018). В то же время Küttel et al. (2011) утверждали, что 70% колебаний зимней температуры в Европе можно объяснить изменениями внутри типов. Но если, например, северо-восточный тип зимой стал теплее (рис. 6), то это относится либо к изменениям в исходных областях температурной адвекции, либо к изменению характера типа. С одной стороны, это означает, что в более крупном европейском регионе изменилось территориальное распределение температуры зимой. Воздушный поток с этого направления теперь теплый в это время года.С другой стороны, это может относиться к смене положения систем низкого и высокого давления, определяющих тип циркуляции. Пространственная флуктуация этих систем на несколько сотен километров не обязательно приводит к переопределению типа, но может вызвать изменение направления адвекции (Ярнал, 1993).

Заключение

Чтобы изучить, как повышение температуры воздуха в Эстонии связано с изменениями атмосферной циркуляции, были использованы типы циркуляции из разных методов классификации.Все классификации в той или иной степени различаются и имеют свою специфику, поэтому, чтобы понять, представляют ли внешне похожие типы сходные условия циркуляции, был проведен анализ наложения. Анализ показывает, что северный, северо-восточный и восточный типы лучше всего перекрываются, что, в свою очередь, свидетельствует о том, что они описывают ситуации атмосферной циркуляции, когда на несколько дней устанавливается система высокого давления. Западные типы находятся в наихудшем перекрытии, из чего можно сделать вывод, что каждая классификация описывает несколько иную ситуацию с обращением.Это, однако, означает, что классификации трудно сравнивать, и для получения надежных результатов необходимо использовать относительно большое количество различных классификаций.

Тренды повторяемости типов циркуляции изучены по сезонам, и за весь период 1966–2015 гг. можно наблюдать лишь несколько статистически значимых трендов. Большая часть статистически значимых изменений повторяемости типов циркуляции приходится на весну. Это противоречит более ранним исследованиям, обнаружившим усиление повторяемости и интенсивности западных типов циркуляции зимой и объясняющим этим общую тенденцию зимнего потепления в районе Балтийского моря.При отдельном анализе подпериодов 1967–1991 и 1992–2015 гг. мы получаем тренды разной направленности. Частота западных типов быстро увеличивалась (около 12 дней по линии тренда) в период 1967–1991 гг., но с 1992 г. частота снизилась (-14 дней). В целом статистически значимых изменений за период 1967–2015 гг. зимой не дано.

Нами проанализированы изменения средней температуры воздуха на станциях Йыхви, Вилсанди и Тюри в 1966–2015 гг. Среднегодовое повышение температуры на трех станциях находится в пределах 2–2.2°С. Согласно линии тренда, наибольшее повышение температуры воздуха произошло зимой, примерно на 2,8°С. Весной, летом и осенью повышение температуры находится в пределах 1,5–1,9°С. Однако следует отметить, что наиболее резкое повышение температуры воздуха (до 6°С по линии тренда) произошло в случае «холодных» типов (С и СВ) зимой.

Общий вывод состоит в том, что потепление в Эстонии лишь частично объясняется изменением повторяемости типов циркуляции. В основном изменение температуры вызвано изменением самих типов.Это, однако, противоречит аксиоме синоптической климатологии и предполагает возможность того, что типы циркуляции на самом деле не являются постоянными.

Вклад авторов

ML отвечал за сбор и анализ данных, анализ тенденций и подготовку рукописи. PP отвечал за расчеты типов тиражей и заполнение рукописи. М.С. отвечал за идею и методологию исследования.

Финансирование

Это исследование было поддержано проектами IUT2-16 и IUT20-11 Министерства образования и науки Эстонии, а также грантом PUT1439 Эстонского научного совета.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Благодарим Эвелин Ууэмаа за помощь. Программное обеспечение COST733class для расчета типов циркуляции было разработано в ходе акции COST 733 «Гармонизация и применение классификаций типов погоды для европейских регионов», и мы благодарны его создателям.

Ссылки

Ахас, Р., и Ааса, А. (2006). Влияние изменения климата на фенологию отдельных эстонских популяций растений, птиц и рыб. Междунар. Дж. Биометеорол. 51, 17–26. doi: 10.1007/s00484-006-0041-z

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Группа авторов BACC. (2015). Вторая оценка изменения климата для бассейна Балтийского моря. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer.

Академия Google

Бек, К.(2000). Zirkulationsdynamische variabilität im bereich nordatlantik-europa seit 1780. Würzburger Geographische Arbeiten 95:350

Бек, К., Якобейт, Дж., и Джонс, П.Д. (2007). Частота и внутритиповые вариации крупномасштабных типов циркуляции и их влияние на низкочастотную изменчивость климата в Центральной Европе с 1780 г. Int. Дж. Климатол. 27, 473–491. doi: 10.1002/joc.1410

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бекряев Р.В., Поляков И.В., Алексеев В.А. (2010). Роль полярного усиления в долговременных колебаниях температуры приземного воздуха и современном арктическом потеплении. Дж. Климат 23, 3888–3906. дои: 10.1175/2010JCLI3297.1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Цахинова, М., и Хут, Р. (2010). Циркуляция и климатические изменения в Чешской Республике: всестороннее исследование, основанное на базе данных COST733 с классификациями атмосферной циркуляции. Физ. хим. Земля 35, 422–428.doi: 10.1016/j.pce.2009.11.002

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Цахинова, М., и Хут, Р. (2016). Влияние атмосферной циркуляции на климатические тренды в Европе: анализ классификаций типов циркуляции из каталога COST733. Междунар. Дж. Климатол. 36, 2743–2760. doi: 10.1002/joc.4003

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Энке, В., и Спекат, А. (1997). Преобразование выходных данных климатической модели в локальные и региональные погодные элементы с помощью классификации и регрессии. Клим. Рез. 8, 195–207. дои: 10.3354/cr008195

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хой, А., Сепп, М., и Матшуллат, Дж. (2013). Формы крупномасштабной атмосферной циркуляции и их влияние на температуру воздуха в Европе и Северной Азии. Теор. заявл. Климатол. 113, 643–658. doi: 10.1007/s00704-012-0813-9

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Харрелл, Дж. В., Кушнир, Ю., Оттерсен, Г., и Висбек, М. (2003). Обзор Североатлантического колебания.Североатлантическое колебание. климатическое значение и воздействие на окружающую среду. АГУ Геофиз. моногр. 134, 1–35. дои: 10.1029/GM134

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хут, Р., Бек, К., и Куэрова, М. (2016). Синоптико-климатологическая оценка классификаций циркуляции атмосферы над Европой. Междунар. Дж. Климатол. 36, 2710–2726. doi: 10.1002/joc.4546

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Хут, Р., Beck, C., Philipp, A., Demuzere, M., Ustrnul, Z., Cahynova, M., et al. (2008). Классификации моделей атмосферной циркуляции: последние достижения и приложения. Энн. Н. Я. акад. науч. 1146, 105–152. doi: 10.1196/annals.1446.019

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

МГЭИК (2014 г.). «Изменение климата, 2014 г.», в сводном отчете . Вклад рабочих групп I, II и III в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. Основная группа авторов, Р.К. Пачаури и Л. А. Мейер (Женева: МГЭИК).

Академия Google

Яагус, Дж. (2006). Климатические изменения в Эстонии во второй половине 20 века в связи с изменениями крупномасштабной атмосферной циркуляции. Теор. заявл. Климатол. 83, 77–88. doi: 10.1007/s00704-005-0161-0

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Яагус Дж., Бриеде А., Римкус Э. и Ремм К. (2014). Изменчивость и тренды суточных минимальных и максимальных температур, а также суточного диапазона температур в Литве.Латвия и Эстония в 1951–2010 гг. Теор. заявл. Климатол. 118, 57–68. doi: 10.1007/s00704-013-1041-7

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яагус Дж., Пост П. и Томингас О. (2008). Изменения штормового режима на западном побережье Эстонии в связи с крупномасштабной атмосферной циркуляцией. Клим. Рез. 36, 29–40. дои: 10.3354/cr00725

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яагус Й., Сепп М., Тамм Т., Ярвет А. и Мыйся К.(2017). Тенденции и режимные сдвиги климатических условий и речного стока Эстонии в 1951–2015 гг. Система Земли. Динам. 8, 963–976. doi: 10.5194/esd-8-963-2017

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яагус Дж. и Суурсаар Ю. (2013). Многолетняя штормовость и колебания уровня моря на эстонском побережье Балтийского моря в связи с крупномасштабной атмосферной циркуляцией. Эстонский J. Earth Sci. 62, 73–92. doi: 10.3176/земля.2013.07

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Яагус, Дж.и Труу, Дж. (2004). «Климатическое районирование Эстонии на основе многомерных исследовательских методов», в Эстония. Географические исследования , редакторы К. Тиа и П. Яан-Мати (Таллинн: Издательство Эстонской академии), 41–55.

Академия Google

Дженкинсон, А.Ф., и Коллисон, Ф.П. (1977). Первоначальная климатология штормов над Северным морем. Технический отчет Меморандум отдела синоптической климатологии 62. Брэкнелл: Метеорологическое бюро

Академия Google

Евреева С., Драбкин В.В., Костюков Ю., Лебедев А.А., Леппяранта М., Мирнов Ю.Ю., и соавт. (2004). Ледовые сезоны Балтийского моря в ХХ веке. Клим. Рез. 25, 217–227. doi: 10.3354/cr025217

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Юнг, Т., Хилмер, М., Рупрехт, Э., Клеппек, С., Гулев, С.К., и Золина, О. (2003). Характеристики недавнего смещения на восток межгодовой изменчивости САК. Дж. Клим. 16, 3371–3382.

Академия Google

Калнай, Э., Kanamitsu, M., Kistler, R., Collins, W., Deaven, D., Gandin, L., et al. (1996). 40-летний проект реанализа NCEP/NCAR. Бык. амер. метеорол. соц. 77, 437–472.

Академия Google

Киваллик, С. (2003). Изменения весенних погодных условий и атмосферной циркуляции в Эстонии (1955–95). Междунар. Дж. Климатол. 23, 263–270. doi: 10.1002/joc.875

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Киваллик, С. (2011). Изменения метеорологического режима поздней зимы и ранней весны в Эстонии за последние десятилетия. Теор. заявл. Климатол. 105, 209–215. doi: 10.1007/s00704-010-0356-x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Круизинга, С. (1979). «Объективная классификация суточных моделей 500 мбар», в Proceedings of the: Preprints Sixth Conference on Probability and Statistics in Atmospheric Sciences , (Бостон, Массачусетс: Американское метеорологическое общество), 126–129.

Академия Google

Кучерова, М., Бек, К., Филипп, А., и Хут, Р. (2017).Тенденции повторяемости и постоянства типов атмосферной циркуляции над Европой вытекают из множества классификаций. Междунар. Дж. Климатол. 37, 2502–2521. doi: 10.1002/joc.4861

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кюттель, М., Лютербахер, Дж., и Ваннер, Х. (2011). Многодесятилетние изменения взаимосвязи зимней циркуляции и климата в Европе: частотные вариации, внутритиповые модификации и долгосрочные тренды. Клим. Дин. 36, 957–972. дои: 10.1007/s00382-009-0737-y

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Кисели, Дж., и Хут, Р. (2006). Изменения атмосферной циркуляции над Европой, выявленные объективными и субъективными методами. Теор. заявл. Климатол. 85, 19–36. doi: 10.1007/s00704-005-0164-x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Леманн, А., Гецлафф, К., и Харлас, Дж. (2011). Подробная оценка изменчивости климата в районе Балтийского моря за период с 1958 по 2009 гг. Клим. Рез. 46, 185–196. дои: 10.3354/cr00876

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Леманн А., Хёфлих К., Пост П. и Мирберг К. (2017). Пути глубоких циклонов, связанных с большими изменениями объема (LVC) и крупными балтийскими притоками (MBI). Дж. Мар. Сист. 167, 11–18. doi: 10.1016/j.jmarsys.2016.10.014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Литинский, Дж. (1969). Численная классификация режимов циркуляции и типов погоды в Польше. Prace Panstwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego 97, 3–15.

Академия Google

Муртаг, Ф. (1985). Алгоритмы многомерной кластеризации. Том. 4 лекций КОМПСТАТ. Вюрцбург: Physica-Verlag.

Филипп А., Бек К., Хут Р. и Якобейт Дж. (2016). Разработка и сравнение классификаций типов циркуляции с использованием набора данных COST733 и программного обеспечения. Междунар. Дж. Климатол. 36, 2673–2691. doi: 10.1002/joc.3920

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Покорна, Л.и Хут, Р. (2015). Климатические воздействия САК чувствительны к тому, как определяется САК. Теор. заявл. Климатол. 119, 639–652.

Академия Google

Шварц, доктор медицинских наук, Ахас, Р. и Ааса, А. (2006). Наступление весны в Северном полушарии начинается раньше. Глоб. Изменить биол. 12, 343–351.

Академия Google

Сепп, М., и Яагус, Дж. (2002). Повторяемость моделей циркуляции и колебания температуры воздуха в Европе. Бореальная среда.Рез. 7, 273–279.

Академия Google

Сепп, М., Пост, П., Мяндла, К., и Аунап, Р. (2018). О циклонах, проникающих в регион Балтийского моря. Бореальная среда. Рез. 23, 1–14.

Академия Google

Serreze, M.C., Walsh, J.E., Chapin, F.S., Osterkamp, ​​T., Dyurgerov, M., Romanovsky, V., et al. (2000). Наблюдательные свидетельства недавних изменений в северных высоких широтах. Клим. Изменить 46:159. дои: 10.1023/A:1005504031923

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Стригал, Дж.и Хут, Р. (2017). Классификации зимних моделей евроатлантической циркуляции: взаимное сравнение пяти атмосферных повторных анализов. Дж. Клим. 30, 7847–7861. doi: 10.1175/JCLI-D-17-0059.1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Томингас, О. (2002). Связь между индексами атмосферной циркуляции и изменчивостью климата в Эстонии. Бореальная среда. Рез. 7, 463–469.

Академия Google

Твейто, О. Э., Хут, Р., Филипп, А., Post, P., Pasqui, M., Esteban, P., et al. (2016). COST Action 733 Гармонизация и применение классификаций типов погоды для европейских регионов. Заключительный научный отчет. Аугсбург, Аугсбургский университет.

Академия Google

Уппала, С. М., Коллберг, П. В., Симмонс, А. Дж., Андрэ, У., Да Коста Бехтольд, В., Фиорино, М., и соавт. (2005). Повторный анализ ERA-40. QJR Meteorol. соц. 131, 2961–3012. doi: 10.1256/qj.04.176

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вихма, Т.(2014). Влияние сокращения арктического морского льда на погоду и климат: обзор. Surv. Геоф. 35, 1175–1214. doi: 10.1007/s10712-014-9284-9280

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Уолш, Дж. Э. (2014). Интенсивное потепление Арктики: причины и последствия для средних широт. Глобальная планета. Изменение 117, 52–63. doi: 10.1016/j.gloplacha.2014.03.003

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ярнал, Б. (1993). Синоптическая климатология в анализе окружающей среды.Букварь. Лондон: Belhaven Press.

Академия Google

Важность циркуляции воздуха в помещении – Mitey Fresh Building Biology

Я разработал трехэтапный процесс заботы о качестве воздуха в вашем помещении: 3 принципа качества воздуха в помещении. Они включают циркуляцию, очистку и комфорт.

Циркуляция, также известная как вентиляция, поток воздуха или воздухообмен, является первым этапом процесса. Циркуляция воздуха играет важную роль на всех этапах процесса.Циркуляция воздуха в помещении или здании позволяет фильтровать воздух, то есть очищать. Это также помогает рассеивать или распространять загрязняющие вещества, добавленные в воздух, например, размешивая молоко в кофе и выпивая его.

Все три шага необходимы для надлежащего качества воздуха в помещении, однако без циркуляции два других шага были бы практически невозможны.

Что обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха в помещении?

В каждой комнате должны быть как минимум окна и двери. Циркуляция воздуха в помещение осуществляется зазорами вашего здания.Зазоры всасывают воздух снаружи здания, из-под перекрытия и подкровельного пространства и наоборот.

Когда воздух всасывается через щели, он проходит через открытые окна, двери, щели и попадает в ваше помещение. Рассеивание воздуха помещения осуществляется строительными материалами, предметами и пространством вокруг них. Материалы интерьера действуют как поглотители, поглощая загрязняющие вещества из воздуха, а затем высвобождая их при снижении уровня. Как губка впитывает воду и со временем высыхает.Рассеянный воздух заменяется через открытые окна, удаляя твердые частицы и газы, которые загрязняют воздух.

Герметичные помещения, оборудованные системой отопления или кондиционирования воздуха, фильтруют и механически циркулируют воздух. Система кондиционирует воздух внутри помещения после того, как он проходит через вентилятор через фильтр. Затем воздух выталкивается обратно в вашу комнату без более крупных частиц.

Вентиляционные отверстия возвратного приточного воздуха должны располагаться в нескольких комнатах. Если это не так, я бы посоветовал обратиться к лицензированному специалисту для оценки.Весь процесс представляет собой циркуляцию воздуха в здании.

Как улучшить циркуляцию воздуха

Хорошей практикой является перемещение мебели и беспорядка в направлении, которое будет перемешивать воздух (например, макать печенье в кофе) в вашем помещении, следовательно, проветривать, приток воздуха, циркуляция, обмен.

Если в вашем пространстве есть один пробел, рекомендуется всегда держать его открытым. Это будет циркулировать воздух, а также смешивать воздух, чтобы течь в пространство наружу, это особенно важно под домом в полости под полом.

Застойные участки

Застойные участки — это участки в вашем помещении, доме или здании с плохой циркуляцией. Вот некоторые распространенные места:

  • За шторами
  • За мебелью, у стен, таких как гостиная, кровать или письменный стол
  • Незанятые закрытые комнаты
  • Шкафы
  • Углы комнат
  • 51
  • Захламленные комнаты
  • поток воздуха

Иногда эти застойные зоны неизбежны.Вы можете сделать все возможное, чтобы открыть шкафы и убрать беспорядок, чтобы улучшить эти места, но вам, возможно, придется просто позаботиться об этих областях вручную. Вот почему важно всегда иметь под рукой влажную салфетку из микроволокна, чтобы освежить эти участки.

Расхламление

Это основная часть циркуляции воздуха. В каждом пространстве будет несколько застойных пятен, поэтому хорошая циркуляция воздуха включает в себя расхламление вашего пространства. Вы должны перемещать мебель и предметы в своем пространстве не реже одного раза в шесть месяцев.Удаление беспорядка и очистка застойных зон и других областей вашего здания помогает бороться с пылью, плесенью и бактериями. Он удаляет эти частицы, а не цепляется за мебель, так что ваша система вентиляции будет иметь возможность выветрить их.

Определите курс обмена HVAC

Курс обмена — это объем воздуха, который требуется для обмена или замены в вашем помещении через систему отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха или очиститель воздуха в течение одного часа. Для проживания этот номер знать не обязательно.Тем не менее, ваш специалист по HVAC, безусловно, может посчитать, если вы заинтересованы в коммерческой деятельности. Если вы не хотите узнавать этот номер, общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы ваш HVAC работал только тогда, когда окна и двери закрыты. Для коммерческих помещений запускайте систему, когда здание занято. Используя расчет тепловой нагрузки, определяется размер системы для этого помещения.

Циркуляция, вентиляция, воздушный поток или воздухообмен очень важны для обеспечения качества воздуха в помещении. Это легко сделать, так как открытые окна и двери делают всю работу за вас.Просто убедитесь, что вы:

  • Открывайте окна и двери 24 часа в сутки
  • Держите пространство в чистоте
  • Передвигайте предметы
  • Наведите порядок, пропылесосьте и пропылесосьте свои комнаты не реже одного раза в неделю, передвигайте мебель и убирайтесь все застойные зоны
  • Направьте вашу систему HVAC и/или вентилятор(ы) так, чтобы воздух вращался вокруг помещения по кругу

Мои 3 Cs для качественного управления воздухом в помещении: циркуляция, очистка и комфорт. Я предлагаю вам прочитать эти сообщения, чтобы понять, как сохранить качество воздуха в помещении:

Как очистить воздух в помещении

Основы науки о воздухе в помещении 101

Природа качества воздуха в помещении

Природа качества воздуха в помещении  было добавлено, потому что вы должны знать, с чем вы работаете, прежде чем начать.

На пути к более здоровому образу жизни, Кэрол Парр ♥

Как строительные биологи, мы приобрели знания о неблагоприятных последствиях для здоровья и рекомендуем эффективные стратегии по снижению воздействия на жильцов путем устранения и контроля как можно большего количества источников загрязняющих веществ, чтобы создать здоровую жилую среду в помещении, которая максимально безопасны и естественны.

Я призываю вас вести беседы об очистке воздуха и задавать вопросы на странице Mitey Fresh в Facebook, другие люди вполне могут задаваться тем же вопросом, и я сделаю все возможное, чтобы ответить на них там.

Циркуляция воздуха, предписания штата Нью-Йорк и ваш бизнес

Правильная циркуляция воздуха обеспечивает здоровье и комфорт ваших сотрудников и клиентов. Вновь открывшиеся предприятия должны обеспечить качественный воздушный поток, чтобы снизить риск переноса вирусов и загрязняющих веществ по воздуху. Это больше, чем удобство — это требование штата Нью-Йорк (NYS).

Циркуляцию воздуха можно разделить на две основные категории:

  • Общая циркуляция воздуха — количество кубических футов в минуту (CFM) воздуха, проходящего через вашу систему HVAC.Это оказывает прямое влияние на качество воздуха в помещении, поскольку показывает количество воздуха, которое фильтруется или очищается каждый час.
  • Вентиляция — количество воздуха, которое ваша система HVAC подает в здание. Это важно, поскольку связано с количеством вдыхаемого свежего наружного воздуха.
Насколько вентиляция, циркуляция воздуха и количество воздуха, которое вы должны фильтровать каждый час, зависит от механического кода вашего здания и классификации вашего бизнеса.

Например, в торговых центрах площадью более 800 000 квадратных футов необходимо обеспечить, чтобы фильтрация системы ОВКВ соответствовала наивысшему номинальному уровню фильтрации, совместимому с установленными в настоящее время фильтрующими стойками и системами обработки воздуха. Их минимальным требованием является фильтр MERV-13, и он должен быть проверен и задокументирован сертифицированным специалистом по HVAC.

«Если вы подаете наружный воздух через систему HVAC, она сначала кондиционирует и фильтрует воздух», — говорит Уэс Маршан, вице-президент по коммерческим установкам в Isaac Heating & Air Conditioning.«Итак, вы убедитесь, что очищаете этот воздух, прежде чем он попадет в ваше здание. Если вы не фильтруете воздух через систему HVAC, вы открываете себя для проникновения других частиц, таких как аллергены, которые вызовут другие проблемы для ваших сотрудников и клиентов. Вентиляция с помощью вашей системы HVAC позволяет вам контролировать условия, которые вы допускаете в своих помещениях».

Примером меньшего масштаба могут быть здания, в которых используются системы HVAC с рейтингом фильтрации менее MERV-13, и здания старше 15 лет.В этих зданиях необходимо увеличить скорость вентиляции и вентиляцию наружного воздуха, обеспечить работу систем в течение более длительного времени, отключить вентиляцию с регулируемой потребностью и рассмотреть возможность установки ультрафиолетового бактерицидного облучения (УФГО) для деактивации переносимых по воздуху вирусных частиц.

Требования штата Нью-Йорк сложны, и их несоблюдение может стоить вам вашего бизнеса. Не попадайтесь на предположениях или предположениях, соответствует ли ваша циркуляция воздуха нормам.

Сертифицированный технический специалист Isaac поможет вам понять последние требования штата Нью-Йорк, и мы познакомим вас с наиболее подходящими и экономически эффективными решениями для обеспечения бесперебойной работы вашего воздуха и бизнеса.

Что такое рейтинги MERV?
Минимальные отчетные значения эффективности, или MERV, сообщают о способности фильтра улавливать частицы разного размера. Более высокий рейтинг MERV означает, что ваш фильтр более эффективно фильтрует мелкие частицы, такие как пыль, пыльца, плесень, бактерии и переносимые по воздуху загрязнители.

Не каждая система HVAC может поддерживать фильтры MERV с более высоким рейтингом. В Isaac наши технические специалисты и менеджеры проектов могут порекомендовать лучший выбор для вашего бизнеса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*