Понятие об общей циркуляции атмосфе ры

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Что называется в идимостью?

2. От каких ф акторов зависит дальность в идимости?

3. Что называется порогом контрастной чувствительности?

4. Что называется метеорологической дальностью видимости (МДВ)?

5. Что называется метеорологической оптической дальностью видимости (МOR)?

6. От чего зависит метеорологическая дальность видимости (метеорологическая оптическая дальность видимости)?

7. Что понимаю т под видимостью для ав иационных целей?

8. Что называется преобладающей видимостью?

9. Что называется дальностью в идимости на ВПП?

10. Что называется в ертикальной видимостью?

11. Что называется наклонной видимостью?

12. В каких случая х наклонная видимость существенно отличается от горизонтальной видимости у

земли?

13. Каким образом определяется видимость на аэродромах?

14. Как пров одится визуальное определение в идимости?

15. Когда проводится инструментальное определение видимости?

16. С помощью каких приборов пров одится измерение видимости?

17. В чем заклю чается принцип действия трансмиссометра?

18. Где устанавливаются приборы для определения в идимости при длине ВПП 2000 м и менее (более

2000 м)?

19. Как часто определяется видимость на аэродромах?

20. На каких аэродромах определяется видимость на ВПП?

21. Каким образом определяется видимость на ВПП?

22. На каких аэродромах дальность видимости на ВПП не определяется?

23. При какой видимости проводится расчет видимости на ВПП?

24. Что такое минимумы погоды?

25. Какие бываю т минимумы погоды?

26. Что такое высота принятия решения?

27. Какие бываю т минимумы погоды по категориям ICAO?

ГЛАВА 8. СИНОПТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Воздушная оболочка Земли - атмосфера - нах одится в пост оянном движении. Силы, вызывающие движение воздуха, возникают в связи с неодинаковым нагреванием Солнцем земной поверхности и воздуха в различных географических районах, а их действие направлено к установлению равновесия в атмосфере, устранению неравномерност ей состояния воздуха над полюсами и экватором, над океаном и сушей, над горами и равнинами и т.д. Однако в действительности равновесия в атмосфере не бывает. Воздух постоянно перемещ ает ся из одних районов Земли в другие, создает целую систему циркуляционных об ластей, опоясывающ их весь земной шар. В каждой т акой циркуляционной области преобладают свои ветры и свое распределение давления.

Из всего разнооб разия воздушных течений в атмосфере можно выд елит ь главные,

наиболее значительные по своим масштабам и наиболее уст ойчивые. Такая совокупность крупномасш табных, охват ывающ их большие географические районы, и относительно устойчивы х (т.е. постоянно существующих) воздушных течений, называется общей циркуля цией атмосферы (ОЦА). ОЦА определяется многими факторами, наиболее важными из которых являют ся: лучистая энергия Солнца, вращение Земли вокруг своей оси, неоднородность подстилающей поверх ности, трение воздуха о земную поверхность.

Лучистая энергия Солнца является основным источником атмосферной циркуляции, а неравномерное ее распределение на разных широт ах и в разное время года - главной причиной глобальной циркуляции. Первоначальной причиной движения возд уха в горизонтальном направлении является неодинаковое распределение температ ур ы, что приводит к неравномерному распределению давления.

Вращение Земли и действие при этом инерционных сил наиб олее сущ ественно влияет на движение воздуха в ат мосфере в вы соких и сред них широтах. На э кват оре э то влияние приб лижается к нулю. Если бы Земля не вращалась и ее поверхность была б ы однородна, схема ОЦА была бы оч ень проста. Наиб олее теплыми оказались бы нижние слои атмосферы в районе экватора, а наиболее холодными - в районе полюсов. При этом у земной поверхности воздух перемещ ался бы от полюса к экватору, а в верхних слоях - в обратном направлении. В этом случае в любой точке Северного полушария у земной поверхности наблюдались бы северные вет ры, и характер погоды был бы довольно однооб разным.

Влияние подстилающей поверхности на ОЦА не ограничивается только приземным слоем, а распрост раняет ся на всю тропосферу в результ ате турб улент ного перемеш ивания. Неоднородность подстилающ ей поверхности значительно усложняет циркуляцию ат мосферы. Так, вследствие неодинакового соотнош ения между площадями конт инентов и океанов в Северном и Южном полушариях (материки: Северное полушарие - 39,3%, Южное полуш арие -

19,1%), циркуляция ат мосферы в Северном полушарии значительно сложнее, чем в Южном.

Трение воздуха о земную поверхность всегда уменьшает скорость воздушных течений и изменяет их направление. Это происходит в пограничном слое атмосферы, ограниченном высот ой 1,0…1,5 км.

К основным закономерност ям ОЦА относят ся:

- превышение скорост ей горизонтальных движений над вертикальными в крупномасш-

табных процессах;

- преобладание зональных (вдоль широтных кругов) воздушных течений над меридиональными;

- преимущ ест венно вихревой характер ат мосферных процессов;

- нестационарность атмосферных движений, их постоянная изменчивость и, вызванные нестационарностью, непрерывные изменения атмосферной циркуляции и ее структурных элемент ов;

Рис. 8.1. Распределение среднего атмосферного дав ления на уровне моря в январе (гПа)

Рис. 8.2. Распределение среднего атмосферного давления на уровне моря в ию ле (гПа)

- изменения направления и скорост и воздушных течений при переходе от слоя к слою и неравномерное распределение кинетической энергии как в горизонтальном, т ак и в верт икальном направлениях;

- изменения направления и скорост и воздуш ных течений при переход е от сезона к сезону.

ОЦА тесно связана с распределением атмосферного давления возле земной поверхности и на высотах. Распределение давления на уровне моря имеет зональный характ ер. Но в каждой зоне можно увидет ь отд ельные области высокого и низкого давления, выраженные замкнутыми изобарами. Такие области называют ся центрам и действия атмосферы и их чет ко вид но на климатических карт ах распределения ат мосферного давления в январе и в июле (рис. 8.1 и 8.2). Центры д ействия ат мосферы, которые определяют ся на климат ических карт ах всех месяцев года, называются перманентными. Другие центры обнар уживаются только на летних или зимних карт ах и называются сезонными.

В экваториальной зоне наблюдается низкое давление. В январе этот пояс располагается несколько южнее, а в июле – севернее экватора.

На юг и на север от экват ора вдоль широт 30…35° располагают ся зоны высокого давления. Они распадаются на отдельные области, которые называются субтропическими антициклонами. Цент ры этих ант ициклонов располагают ся в субтропических широтах океанов. В Северном полуш арии эт о Азорский антициклон, который образуется в субт ропических широтах Азорских ост ровов, и Гавайский (Гонолульский) – в Тихом океане возле Гавайских ост ровов. В Южном полушарии субтропические антициклоны образуются в южной части Атлант ического океана – южноатл антический, в южной част и Тихого океана

– южнотихоокеанский и в южной части Индийского океана – южноиндийский.

Над 60…65° Северного и Южного полушарий наблюдается низкое давление. В Северном полушарии зимой области низкого давления располагаются в районе Исландии в Атлантическом океане и южнее Аляски в Тихом океане (Исландский и Алеутский минимумы). Летом область низкого давления возле Исландии выражена слабо, а южнее Аляски не наблюдается совсем.

Над пол ярными районами как Северного, так и Южного полушарий располагаются зоны высокого давления.

В механизме ОЦА можно выделить пять широтных циркуляционных зон (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Упрощенная схема общей циркуляции

I. Низкоширотная зона в экваториальных и тропических широтах, лежащая в пределах

30° по об е ст ороны экватора. Это пояс низкого давления (зона затишья). Здесь воздух совершает восходящее движение и в высоких слоях атмосферы от текает к полюсам. При э том воздушная масса от клоняется под действием силы Кориолиса вправо в Северном полушарии и влево - в Южном. Таким образом, первоначальные южные т ечения сначала становятся юго-юго-запад ными, затем юго-запад ными и на широт е 30°, где от клонение от меридиана достигает 90°, эти течения принимают запад ное направление, что затрудняет в верхних слоях дальнейшее перемещение к северу экваториальных воздушных масс. Вследст вие этого, а т акже потому, что прост ранство межд у мерид ианами по широт е 30° значит ельно меньше, чем на экваторе, над районами около 30° широты происходит накопление воздушных масс, чт о вызывает в эт их районах образование пояса высокого д авления. В результате этого на ш ироте 30° в нижних слоях тропосферы возникают б арические градиенты, направленные от этого пояса на юг (Северное полуш арие) и на север (Южное пол уш арие). Под действием силы горизонтального барического градиент а возд ух начинает двигаться от субтропических широт к экватору. Благодаря силе Кориолиса эти воздушные течения отклоняются вправо (Северное полушарие) и влево (Южное полушарие). В результате эт ого образуют ся постоянные северо-вост очные ветры Северного полушария и юго-вост очные - Южного. Эт и ветры называются пассатами. Верхние юго-западные (северо-западные) потоки от экватора к субт ропическим широтам называются антипассатами.

В низкош иротной зоне условия погоды определяются:

- процессами конвекции, вызывающими т ропические ливни и грозы;

- летними (дождливый период) и зимними (засушливый период) муссонами;

- пассат ной циркуляцией (северо-во сточные пассаты Северного полуш ария и юго-

восточные пассат ы Южного);

- тропическими циклонами, которые возникают осенью и в конце лета над океанами.

Ежегод но в низкош иротной зоне возникает в среднем 100…120 т ропических циклонов, из

них 75% приход ится на Северное полушарие и 25% - на Южное.

II-III. Умеренные зоны Северного и Южного полушарий, лежащ ие между полярными кругами (60°) и 30° широт ы соответст вующего полушария. Здесь находится субтропический пояс высокого давления (35° Северного полушария и 30° Южного пол уш ария). Этот пояс х арактеризуется неустойчивыми и исключит ельно слаб ыми вет рами. В Северном полушарии, в пределах этого пояса, имеются две области высокого давления (Азорский антициклон над Атлантическим океаном и Гонолульский антициклон над восточной частью Тихого океана). Субт ропический пояс высокого давления д елает климат в этих районах очень сухим, в связи с чем образуются пустыни Колорадо в Северной Америке, Сахара в Северной Африке, Аравийская и Иранская пусты ни в Азии. Такой же пояс пустынь прослеживает ся вдоль широт ы 30° Южного полушария (Атакама - в Южной Америке, Калахари - в Южной Африке, Виктория - в Авст ралии). Зимой над сильно выхоложенными континентами Азии и Северной Америки возникают обширные антициклоны.

Горизонт альный барический градиент направлен от субтропической области повышенного давления вдоль меридиана к полюсам. А т ак как градиентный ветер направлен перпенд икулярно к силе горизонтального барического град иента вправо в Северном полушарии и влево - в Южном полушарии, то в т ропосфере, выше слоя трения, наб людает ся западный перенос воздух а.

В умеренных зонах условия погоды определяются:

− прохождением циклонов и антициклонов, которые приносят с собой б ольшие объемы воздуха с различным влагосод ержанием, различными температурой и т ермодинамичес- кими свойствами. В т ечение года зд есь часто наблюдаются грозы, шквалы, пыльные бури. Ветры дуют круглый год, при эт ом скорост ь их зимой больш е, чем лет ом. В Южном полушарии зону, гд е наблюдают ся э ти ветры, называют ревущими сороковыми;

− большими сезонными колебаниями температуры. Над континентами формируются устойчивые и значительные по площад и области высокого давления (Сибирский и Канад ский зимние ант ициклоны), а над океанами - област и низкого давления (Исландский и Алеутский минимумы). В т еплое время года, наоборот, антициклоны разрушаются над континент ами, а над океанами наблюдается рост д авления (Азорский ант ициклон, гребень т ихоокеанского антициклона).

IV-V. Полярные зоны - арктическая в Северном полушарии и антарктическая - в Южном, - расположенные над географическими полюсами в высоких широт ах за полярным кругом. Здесь расположен пояс низкого давления (60…70° в каждом полуш арии), кот орый называет ся субполярным минимумом. В Южном полушарии этот пояс сплошной и расположен над поверхностью океанов. В Северном полушарии он лучше выражен над Тихим океаном - межд у Аляской и Сиб ирью, а над Атлантическим океаном - межд у Гренландией и Норвегией. В этом поясе у поверхности земли наблюдается сходимость северо-восточных и юго-западных ветров. Теплые воздушные массы встречаются с холодны ми возд ушными массами арктического происхождения. При этом теплый воздух вытесняется вверх, что приводит к интенсивной циклонической деятельност и. На картах распределения давления она выражается Исландским и Алеутским циклонами, а в летнее время - Сибирским (Азиатским) циклоном. Таким образом, циркуляция воздуха в полярных зонах осуществляется между поясом пониженного давления и полюсами, гд е расположены зоны повышенного давления. Вет ры в эт ой зоне восточные. В полярных зонах условия погоды определяются:

− низкими т емпературами. Особенно холодно в южной полярной области, где погода в

разгар лета аналогична зимним условиям в умеренной зоне;

− прохождением циклонов и ант ициклонов;

− слабыми сут очными изменениями температуры;

− значит ельными годовыми колебаниями температуры.

Одной из особ енностей погоды полярных област ей является полное от сутст вие

конвект ивных процессов и связанных с ними характерных кучевообразных облаков и ливневых осадков.

Рассмотренная схема дает лишь приближенное представление об ОЦА. В дейст вительности, в высоких и умеренных широтах постоянно возникают циклоны и антициклоны, которые приводят к усложнению этой системы.

Изучение ОЦА производит ся различными мет од ами:

- синоптическими - изучение крупномасшт абных процессов с помощью карт погоды различных уровней;

- гидродинамическими - предвычисление будущих возд уш ных т ечений, тех или иных атмосферных параметров путем численного интегрирования по времени уравнений гидродинамики и термодинамики атмосферы;

- статист ическими (климатологическими) - объект ивный прогноз, базирующ ийся на статист ических связях метеорологических величин по климат ологическим д анным.

Дата добавления: 2014-12-16