Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Экологические последствия антропогенной убыли озона в стратосфере




В результате таких антропогенных процессов, как ракетная доставка веществ в страто­сферу, полеты сверхзвуковых самолетов, серии высотных ядерных взрывов, использование фреонов, общее техногенное загрязнение воздуха и др., нарушается процесс естественной генерации и диссоциации озона Химические и фотохимические реакции между озоном и веществами, попадающими в стратосферу, протекают здесь очень быстро. Однако диффузия этих веществ от приземного слоя в стратосферу - медленный процесс. Все уже выпущенное в атмосферу количество соединений, разлагающих озон, через 20...30 лет уменьшит толщину озонового слоя на 16... 17%. Этот процесс имеет целый ряд негативных экологических по­следствий.

Разрушение озонового слоя приводит к ослаблению его защитной роли от сол­нечного ультрафиолетового излучения, которое становится губительным для живых орга­низмов. Особенно опасно воздействие ультрафиолета на структуру и взаимосвязи в мо­лекулах ДНК, ибо вмешательство в закономерности метаболических процессов неизбежно приведет к генетическим последствиям и сложным мутагенным процессам, разрушающим экосистемы суши и моря. «Ультрафиолетовая селекция» скажется и на человеческом сооб­ществе, поскольку неизбежно увеличится число иммунных повреждений, катаракты глаз, чистота заболеваний дерматитами, гипертонией, неврозами и кожными раковыми заболеваниями. Так, снижение уровня озона на 1...2% повышает уровень заболеваний меланомой, а это, и свою очередь, приводит к росту смертности на 0,8...1,5%.

В результате разрушения стратосферного озона снижается сопротивляемость организ­мов людей ряду инфекционных заболеваний из-за уменьшения клеточного иммунитета орга­низма. К таким заболеваниям относятся болезни с кожной фазой развития или зависящие от клеточного иммунитета: корь, ветряная оспа и другие вирусные заболевания с кожной сы­пью, индуцируемые через кожу паразитарные болезни типа малярии и лейшманиоза (инфек­ционной болезни с язвенными поражениями кожи и слизистых оболочек), а также зависящие hi «неточного иммунитета туберкулез и некоторые грибковые заболевания.

В связи с изменением характера поведения населения (усиление межрегиональной ми­грации, увеличение свободного времени, распространение открытого стиля одежды с использованием слабо поглощающих ультрафиолет материалов) во всем мире растут как частота возникновения опухолей кожи, так и смертность от них. В СССР с 1970 по 1980 г. частота опухолей кожи выросла на 13%, за 1985 - 1986 гг. - более чем 8%. В результате истощения озонового слоя прогнозируется дополнительный рост возникновения немеланомного рака кожи на 3%, частота возникновения меланом (опухолей, развивающихся из клеток, вырабатывающих красящее вещество) - на 1...2% и смертности от меланомы на 0,3...2% на каждый процент разрушения озона.

Продолжающееся проникновение выпущенных человеком химических соединений, воздействующих на озон в стратосфере, приведет к росту заболеваний кожи (злокачественными не злокачественными опухолями); по прогнозам медиков США, он составит 70...80 тыс. человек на каждые 100 млн. населения.

В результате переоблучения кожи человека развивается асептическое воспаление, или эритема, сопровождающаяся помимо болевых ощущений изменением тепловой и сенсорной чувствительности кожи, угнетением потоотделения и ухудшением общего состояния.

Исследования чл.-корр. Академии космонавтики А.К. Попова установили еще одну опасность связи с истончением озонового слоя. Когда летчик попадает в зону электромагнитных бурь, он как бы впадает в транс и теряет ориентацию в пространстве.

После того как летчиков стали снабжать карманными генераторами электромагнитных волн с частотой 9Гц, близкой к природной (10Гц), кризисные ситуации у пилотов исчезли. Это доказало зависи­мость психического состояния человека от частоты электромагнитных волн в озоновом слое. Экспериментально установлено, что при воздействии инородных электромагнитных колеба­ний человеческий мозг мобилизует все силы на отражение волновой атаки, тогда заботы нервной системы о регуляции физиологических процессов оказываются в тени, так как на них не остается сил организма. При внешних воздействиях волн порядка 30Гц человек впа­дает в депрессию, проявляет нервозность, беспокойство, у него появляются судороги как у больных эпилепсией. Озоновый слой Земли в сочетании с поверхностью Земли - это две токопроводящие сферы, разделенные диэлектриком (воздухом), т.е. эти три составляющие об­разуют гигантский сферический конденсатор - электромагнитную защиту обитающего в ди­электрике человечества. Истончение озонового слоя ослабляет защитное воздействие упомя­нутого выше планетарного конденсатора от инородных волновых влияний как природного, так и антропогенного происхождения. Это приведет к массовым заболеваниям людей и пси­хическим расстройствам. При этом в первую очередь будут выходить из строя верхние эта­жи психики, наиболее трудно формируемые и поэтому легче всего разрушаемые, а именно: нравственность, мораль, способность думать, прогнозировать. Ослабление этих психических функций будет в свою очередь мешать людям принимать правильные решения, и в частности в отношении экологических проблем. Возникнет замкнутый круг, и положение будет стано­виться все хуже и хуже. Если же разрушение озонового слоя будет прогрессировать, и изме­нения в окружающей электромагнитной среде выйдут из диапазона возможностей человече­ского организма, все люди могут оказаться в положении эпилептиков. Причем значительно раньше, чем начнется патология от ультрафиолетовых лучей.

Истощение озонового слоя может оказать значительное влияние на экологию Мирового океана. В результате усиления воздействия ультрафиолетового излучения у водных организ­мов нарушается адаптивное поведение (ориентация и миграция), подавляются фотосинтез и ферментативные реакции, а также процессы размножения и развития, особенно на ранних стадиях. В этих условиях могут погибать и вытесняться полезные чувствительные формы организмов и усиленно размножаться устойчивые формы, токсичные для окружающей сре­ды, например сине-зеленые водоросли.

Расчеты показывают, что в случае 25% разрушения стратосферного озона следует ожи­дать 35%-ного снижения первичной продукции фитопланктона в поверхностных слоях океа­на и 10%-ного во всем слое активного фотосинтеза. Фитопланктон утилизирует более по­ловины углекислого газа в процессе глобального фотосинтеза, и лишь 10% снижения интен­сивности этого процесса эквивалентно удвоению выброса углекислого газа в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива.

Ультрафиолетовое излучение способно непосредственно поражать икру и мальков рыб, личинки креветок, устриц и крабов, а также других мелких животных. Рыболовство постав­ляет более 20% мирового потребления белка, а в азиатских странах, где живет более полови­ны населения Земли, — около 40%. В условиях истощения стратосферного озона прогнозиру­ется увеличение патологии, рост гибели мальков промысловых рыб и, кроме того, снижение улова в результате уменьшения первичной продуктивности Мирового океана.

У высших растений в условиях 10...20%-ного разрушения озонового слоя наблюдается торможение роста, уменьшение продуктивности и изменение состава, снижающие пищевую ценность. Из 200 тестированных видов растений около 2/3 оказались чувствительными к ультрафиолету. Наибольшая чувствительность характерна для семейства тыквенных (огур­цов, тыкв и дынь), у которых при 20%-ном разрушении озона потери урожая могут достигать 90%, и бобовых (гороха, сои) - потери урожая до 25...30%. Наибольшая устойчивость харак­терна для подсолнечника, хлопчатника и некоторых видов зерновых (кукурузы, риса), потери урожая которых около 5%.

Ослабление озонового экрана сказывается и на плодородии почв. Фототрофные цианобактерии обитают в самых верхних слоях почв и способны непосредственно утилизировать азот воздуха с последующим использованием его растениями в процессе фотосинтеза. Они утализируют ежегодно на планете около 35 млн.т азота атмосферы (искусственных азотных удобрений производится промышленностью 35...40 млн.т). Эти микроорганизмы (особенно ни рисовых полях) подвергаются непосредственному воздействию ультрафиолетового излу­чения, которое инактивирует ключевой фермент ассимиляции азота - нитрогеназу. Поэтому усиление ультрафиолетового облучения при разрушении стратосферного озона приводит к уменьшению плодородия почв.

Географическое размещение убыли озона имеет ряд особенностей. Области наиболее активного протекания этого процесса приводят к образованию «озоновых дыр».

Особую тревогу вызывает озоновая дыра над Антарктидой. Площадь этой дыры близка к площади материка Северная Америка (около 18 млн. км2). Если бы Антарктида была населена, считают ученые, мир столкнулся бы с уничтожением населения целого континента. Эта дыра уже дает себя знать в странах Южного полушария. В Австралии в 1,5...2 раза повысилась интенсивность ультрафиолетового излучения у поверхности Земли по сравнению с Гер­манией, находящейся на тех же широтах в Семерном полушарии. Аналогичная ситуация наблюдается в южных районах Чили и Аргентины.

И Северном полушарии в средних и высоких широтах циркуляция атмосферы неустойчива. Поэтому здесь возникают как бы озоновые мини-дыры: обедненные озоном воздушные массы распространяются из района Гренландии над Европой, захватывая и Россию. По мнению ученых, этот тревожный процесс непосредственно затрагивает будущее человечества.

В начале 90-х гг. XX в. наблюдали истощение озонового слоя на 20...25% над Скандинавией, Прибалтикой и северо-западными областями России. В феврале-марте 1995 г. служба Росгидромета зарегистрировала достигшее 40% уменьшение содержания озона над северным Уралом и Сибирью. В отличие от приполярных широтных зон истощение озонового слоя не менее выражено, однако оно является статистически достоверным (1,5 - 6,2% за последнее десятилетие).

В 2002 г. по результатам мониторинга общего содержания озона (ОСО), проводимого в оперативном режиме Центральной аэрологической обсерваторией Росгидромета, его пространственное распределение характеризовалось следующими особенностями. Над севером европейской территории России (ЕТР) содержание озона в течение 2002 г. было несколько ниже кормы. Положительные отклонения наблюдались в марте (более 5%), а отрицательные - в ноябре и декабре (соответственно -9 и -18%). Над югом ЕТР в течение года содержание озона было очень близко к норме. Лишь в феврале отрицательные отклонения достигали 8%. Над Западной и Восточной Сибирью, а также над Дальним Востоком практически весь год, ' роме декабря, наблюдалось пониженное (на 1...2% ниже нормы) ОСО. В феврале дефицит ОСО составив 9...10%, а в декабре содержание озона было превышено на 11...19%.

Таким образом, над большей частью территории Российской Федерации в 2002 г. толщина озонового слоя в начале года, весной и летом была ниже нормы. Особенно низкое содержание озона было в феврале, очень высокое - в самом конце года. Только на севере ЕТР ход содержаия озона был противоположным: большое содержание озона весной, а осенью и

Особенно в начале зимы на 18% ниже нормы.

В первую очередь это касается промышленного изменения природного электромагнитного функционирования указанных сфер. Несмотря на слабую изученность функционального значения плазменных оболочек Земли для климата и биосферы, известно, что промышленные системы уже глубоко изменяют режим геомагнитных процессов, преобразуют динамику частиц в ионосфере и магнитосфере. Становится все более очевидным факт перехода за критический уровень глубины и интенсивности антропогенного воздействия на околоземное пространство. Этот переход Земли в другое геофизическое качество не может быть не замечен компенсаторными механизмами электромагнитной структуры Солнечной системы.

Дополнительные технические стимуляции высыпания высокоэнергичных частиц полностью изменили мировую карту радиационной обстановки в верхней атмосфере. Неоднократно регистрировалась усиленное высыпаете электронов (с энергией до сотен килоэлектронвольт) над Северной Америкой (между 75° и 105°з.д.), вызывавшееся активностью промыш­ленных электросистем. Причем постоянно отмечается, что высыпание в урбанизированных районах северного полушария (более цивилизованного) во много раз интенсивнее, чем в та­ковых же южного, и на порядок превосходит уровень в ненаселенных областях. Таким обра­зом, промышленно генерируемые излучения перекраивают радиационную обстановку верх­ней атмосферы, вызывая искусственные электромагнитные процессы типа «эффекта выход­ных дней», когда за счет снижения промышленного электропотребления понижается и уро­вень ЛЭП-излучений, что приводит к наращиванию геомагнитной активности.

Литература: 2осн.[354-369, 397-404]. Зосн. [149-152]

Контрольные вопросы:

1. Солнечная радиация

2. Радиационный баланс

3. Тепловой баланс

4. Озоновый слой

Тема лекции 15- Атмосферное давление. Типы воздушных масс. Циркуляция атмосферы.

Воздушные массы. Воздушная масса - огромный объем воздуха, свойства которого (главным образом температура и влажность) сформировались под воздействием подстилающей поверхности в определенном регионе и постепенно меняются по мере его перемещения из очага формирования в горизонтальном направлении. Воздушные массы выделяются пре­жде всего по термическим характеристикам районов формирования, например тропические и полярные. Перемещение из одних областей в другие воздушных масс, сохраняющих многие первоначальные характеристики, можно проследить по синоптическим картам. Например, холодный и сухой воздух из Канадской Арктики, перемещаясь над территорией США, мед­ленно прогревается, но остается сухим. Аналогичным образом теплые влажные тропические воздушные массы, формирующиеся над Мексиканским заливом, остаются влажными, но мо­гут нагреваться или охлаждаться в зависимости от свойств подстилающей поверхности. Ко­нечно, такая трансформация воздушных масс усиливается по мере изменения условий, встречающихся на их пути. Воздушные массы западной части Северного полушария, кото­рые формируют погоду в материковой части США. Положение этих воздушных масс более или менее постоянно. На юге тропические континентальные воздушные массы являются ис­точником горячих, сухих ветров, а остальные три - теплого влажного воздуха. Полярные ка­надские воздушные массы являются источником холодного сухого воздуха, а две другие - прохладного влажного воздуха. Когда обладающие разными свойствами воздушные массы из удаленных очагов формирования вступают в контакт, они сохраняют свои особенности. Большую часть времени своего существования они разделены более или менее четко выра­женными переходными зонами, где резко изменяются температура, влажность и скорость ветра. Затем воздушные массы перемешиваются, рассеиваются и, в конце концов, перестают существовать как обособленные тела. Переходные зоны между движущимися воздушными массами называются «фронтами».

Фронты проходят по ложбинам барического поля, т.е. вдоль изолиний низкого давле­ния. При пересечении фронта направление ветра обычно резко меняется. В полярных воз­душных массах ветер может быть северо-западным, тогда как в тропических - южным. Са­мая плохая погода устанавливается вдоль фронтов и в более холодной области вблизи фрон­та, где теплый воздух скользит вверх по клину плотного холодного воздуха и охлаждается. В результате образуются облака и выпадают осадки. Иногда вдоль фронта формируются вне- тропические циклоны. Фронты формируются также, когда соприкасаются холодные север­ные и теплые южные воздушные массы, находящиеся в центральной части циклона (области с низким атмосферным давлением). Существует четыре типа фронтов. Стационарный фронт формируется на более или менее стабильной границе между полярными и тропическими воздушными массами. Если в приземном слое холодный воздух отступает, а теплый надвигается, образуется теплый фронт. Обычно перед приближающимся теплым фронтом небо закрыто сплошной облачностью, идут дожди или падает снег, а температура постепенно по­нижается. Когда фронт проходит, дождь прекращается, а температура остается высокой. При прохождении холодного фронта холодный воздух надвигается, а теплый отступает. Дождливая, ветреная погода наблюдается в узкой полосе вдоль холодного фронта. Напротив, тепло­му фронту предшествует широкая зона облачности и дождей. Фронт окклюзии сочетает в себе черты как теплого, так и холодного фронтов и обычно связан со старым циклоном.

Классификация фронтов. Атмосферные фронты — переходные зоны или поверхности раздела между различными по свойствам воздушными массами, как правило, характе­ризующиеся относительно повышенными значениями горизонтальных градиентов температуры воздуха и давления, а также особенностями в полях ветра и влажности воздуха С атмосферными фронтами связаны наиболее сложные условия погоды, опасные и особо опасные явления.

Атмосферные фронты разделены на группы в зависимости от различных условий и при­знаков:

а) по их перемещению относительно расположения разделяемых фронтами воздушных масс;

б) но пространственной (вертикальной и горизонтальной) протяженности и циркуляционной значимости;

в) по географическим признакам.

По относительному перемещению фронты разделяют на теплые, холодные, малоподвижные, фронты окклюзии (теплые, холодные и нейтральные). По пространственной протяженности и циркуляционной значимости фронты разделяются на основные (тропосферные, высокие), вторичные (приземные, низкие) и верхние. По географическим признакам фронты разделяются на арктические и полярные (фронты смиренных широт). Выделяется также внутритропическая зона конвергенции (ВЗК), называемая ранее тропическим фронтом.

Вертикальную протяженность фронтов определяют по полю температуры, используя для этого, в первую очередь, карту Вертикальную протяженность фронтов определяют по полю температуры, используя для этого, в первую очередь, карту ОТ5001000. Если по карте

ОТ500100 четко видна фронтальная зона, соответствующая фронту у поверхности Земли, то

какой фронт называют основным (тропосферным, высоким). У основных фронтов скачок

температуры при переходе через линию фронта у поверхности Земли обычно превышает 50С. В высотной фронтальной зоне, связанной с основным фронтом, контрасты температуры в средней тропосфере обычно превышают 8°С/1000 км (градиент относительного геопотенциала ОТ5001000 более 16 гп. дам/1000 км). Фронты, определяемые по географическому признаку (арктические, полярные, а также ВЗК) являются основными.

Фронты, которые существуют у поверхности Земли, но в поле температуры на высотах либо совсем не обнаруживаются, либо прослеживаются до небольшой высоты (часто не видны уже на поверхности 850 гПа), относятся ко вторичным (приземным, низким). Холодные вторичные фронты чаще всего образуются в тылу циклонов при возникновении сходимости понтон н нижних слоях атмосферы.

Верхними называются фронты, отсутствующие у поверхности Земли, но достаточно хорошо выраженные на высотах. Они могут быть обнаружены только по характеру облачности и осадкам или одновременно и в поле температуры на каком-либо уровне. Причины образования верхних фронтов различны. Например, они могут образовываться вследствие фронтогенеза, возникшего лишь в верхних слоях тропосферы, или вследствие размывания фронта у поверхности Земли, но еще сохранившегося на высотах. Верхний фронт возникает также в процессе окклюдирования как один из компонентов фронта окклюзии. Наконец, зимой верхним может быть замаскированный у поверхности Земли фронт, перемещающийся над тонким приземным слоем сильно выхоложенного воздуха. Такой слой в течение длительного времени может сохраняться над одним и тем же районом, не участвуя в общем движении воздуха. В ряде случаев по данным на синоптических картах крупного масштаба, также по данным спутниковых и радиолокационных наблюдений обнаруживаются узкие зоны конвек­тивной облачности, часто с грозами и шквалами (линии неустойчивости, линии шквалов), а также другие циркуляционные разделы (разделы вдоль берега моря, кромки арктических льдов и т.п.), по ряду признаков сходные с атмосферными фронтами, но не являющиеся ими. О линиях неустойчивости несколько подробнее будет сказано далее.

Высотные фронтальные зоны. Зоны относительно повышенных горизонтальных гради­ентов температуры (и давления), прослеживаемые на картах барической топографии, назы­вают высотными фронтальными зонами (ВФЗ). Прохождение ВФЗ вызывает значительные локальные изменения метеорологических величин не только в нижней и средней тропосфере, но и в верхней тропосфере и нижней части стратосферы.

Тропопауза в ВФЗ или сильно наклонена, или разорвана. Стратосфера в холодном воз­духе начинается на меньшей высоте, чем в теплом. Таким образом, когда в холодной стороне ВФЗ понижение температуры с высотой прекращается, на противоположной ее стороне тем­пература еще продолжает понижаться. Вследствие этого выше уровня тропопаузы в холод­ном воздухе горизонтальный градиент температуры быстро уменьшается. Затем его направ­ление меняется на противоположное, а значение постепенно возрастает и достигает макси­мума в большинстве случаев на уровне тропопаузы теплого воздуха. Выше этого уровня го­ризонтальные градиенты температуры обычно снова уменьшаются. В результате при боль­шой разности высот тропопаузы с разных сторон тропосферной фронтальной зоны в нижней части стратосферы также возникает фронтальная зона Она наклонена в противоположную сторону по сравнению с наклоном фронтальной зоны в тропосфере и отделена от нее слоем с малыми горизонтальными градиентами температуры. В стратосфере могут возникнуть зоны больших горизонтальных градиентов температуры, явно не связанные с тропосферными фронтальными зонами. Главную роль в их образовании играют радиационные факторы.

В ВФЗ направление изотерм с высотой изменяется мало; ветер стремится принять на­правление, параллельное изотермам средней температуры нижележащего слоя воздуха, и усиливается, переходя в верхней части тропосферы в струйные течения. Таким образом, фронтальные зоны характеризуются как большими горизонтальными градиентами темпера­туры, так и значительными скоростями ветра Однозначной связи между фронтальными зо­нами на высотах и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно парал­лельных друг другу фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях в. одну широкую фронтальную зону. В то же время не всегда при наличии фронтальной зоны на вы­сотах существует фронт у поверхности Земли. Фронт в нижних слоях отмечается, как прави­ло, там, где наблюдается приземная конвергенция трения. При дивергенции ветра признаки существования фронта обычно отсутствуют.

Таким образом, фронтальная зона, непрерывная на большом протяжении на высотах, в ниж­нем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки — существует в циклонах и отсутствует в антициклонах. В средней и верхней тропосфере высотные фронтальные зоны часто опоясывают все полушарие Земли. Такие фронтальные зоны называются планетарны­ми.

Изменение контраста температуры в области фронтальной зоны определяется в первую очередь характером горизонтального переноса воздуха с различной температурой. Сущест­венную роль играют также вертикальные движения и трансформация воздуха. В обширных горных районах с высокими горными цепями на изменение контраста температуры сильно влияет рельеф.

В фронтальных зонах концентрируются большие запасы энергии, поэтому в них, как правило, сильно изменяется давление и происходят процессы цикло- и антициклогенеза Здесь развиваются интенсивные вертикальные движения. С планетарными фронтальными зонами неразрывно связаны струйные течения.

Общей циркуляцией атмосферы называют круговорот воздуха на земном шаре, приводящий к переносу его из низких широт в высокие и обратно. Главной причиной воз­никновения воздушных течений в атмосфере служит неравномерное распределение тепла на поверхности Земли, что приводит к неодинаковому нагреванию почвы и воздуха в различных поясах земного шара. Так, солнечная энергия является первопричиной всех движений в воздушной оболочке Земли. Кроме притока солнечной энергии к важнейшим факторам, вызывающим возникновение ветра, относятся также: вращение Земли вокруг своей оси, неоднородность подстилающей поверхности и трение воздуха о почву. Простейшая схема глобальной циркуляции атмосферы была составлена более 200 лет назад. Ее основные положе­ния не потеряли своего значения до сих пор.

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

СХЕМА ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ была бы относительно простой, если бы не вращение Земли. Теплый воздух поднимался бы над экватором и охлаждался по мере движении и полюсам. Вблизи полюсов остывший воздух опускался бы и непосредственно над земной поверхностью перемещался к экватору.

Основные особенности циркуляции. Воздух, поднимающийся вблизи экватора и направляющийся к полюсам, отклоняется под воздействием силы Кориолиса. Рассмотрим этот процесс на примере Северного полушария (то же самое происходит и в Южном). При движении к полюсу воздух отклоняется к востоку, и оказывается, что он поступает с запада. Таким образом формируются западные ветры. Часть этого воздуха охлаждается при расширении и излучении тепла, опускается и течет в обратном направлении, к экватору, отклоняясь вправо и образую северо-восточный пассат. Часть воздуха, которая движется к полюсу, в умеренных формирует западный перенос. Воздух, опускающийся в полярной области, движется к экватору и, отклоняясь к западу, в полярных областях формирует восточный перенос.

Это лишь принципиальная схема циркуляции атмосферы, постоянной составляющей которой являются пассаты.

"Машина планеты" описывается в одной старинной книге так: "Экватор словно горячий паровой котел. Белые шапки полюсов - там холодильники. А топка - это Солнце. Лучистое солнечное тепло нагревает котел - воздух экватора Нагретый воздух поднимается и течет к холодильникам, там остывает и, опускаясь, течет понизу к экватору. Так над Землей враща­ется огромное воздушное колесо, которое приводит в ход Солнце". Это первое кольцо пла­нетарной циркуляции.

Но вращение земли отклоняет эти движущиеся массы в северном полушарии вправо, и влево - в южном. Вот воздух уже стремится не на север, а на северо-восток и где-то на рас­стоянии 30 градусов от экватора идет уже не по меридиану, а по широте с запада на восток. Накопление воздуха в районе 30 градуса широты приводит к образованию пояса повышенно­го давления над поверхностью Земли. От этого пояса воздух растекается в обе стороны, под­вергаясь действию отклоняющей силы вращения Земли (силы Кариолиса). Одни воздушные массы, охлаждаясь, поворачивают назад - к экватору и имеют северо-восточное направление (их называют пассатами) и замыкают второе кольцо циркуляции атмосферы - кольцо пасса­тов.

Другие массы идут дальше на север, но сила Кариолиса отклоняет их вправо, здесь обра­зуется система юго-западных и западных ветров, преобладающих в умеренных широтах. А у полюса воздух, охлаждаясь, опускается вниз и растекается к югу. Причем ветер приобретает направление с востока на запад. При встрече с воздухом умеренных широт происходит подъ­ем этих воздушных масс. Так замыкается третье кольцо движения воздушных масс.

Безусловно, это очень упрощенная картина планетарной циркуляции. Итак, по схеме по­лучилось три замкнутых кольца, но в природе эти кольца связаны в единый механизм. Разве ветер ходит по одному маршруту? Экваториальный воздух иногда прорывается через пас­сатное кольцо и добирается до полюса, на средиземноморском побережье с затоком арктиче­ского воздуха весной замерзли сады.

А на Земле есть еще различная подстилающая поверхность - материки и океаны. Каждый материк летом очень быстро нагревается, а зимой выхолаживается. Значит в "машине плане­ты" есть и другие котлы и холодильники, которые работают по-разному в каждом сезоне. Зимой материк - холодильник, а океан - котел, летом наоборот. Так в сложный круговорот воздуха вливается еще и колесо муссонов, которое летом вращается в одну сторону, а летом в другую. Но об этом и других мелкомасштабных формах циркуляции читайте в следующих сообщениях.

Литература: 1осн. [126-135], 2осн. [375-390].

Контрольные вопросы:

1. Воздушные массы

2. Общая циркуляция атмосферы

3. Атмосферное давление




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 673; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.055 сек.