Динамика атмосферы ( приземные ветры в Северном полушарии)

Поворот высотных ветров Северного и Южного полушарий на 90˚, когда они оба становятся западными ветрами, происходит примерно на широте 30˚. Эти два высотных ветра называют циркумполярными вихрями, так как они окружают полюса Земли.

Пересекая океаны, струйные течения перемещаются в более высокие широты, а над сушей они отодвигаются ближе к экватору. Причиной этого является более интенсивная экваториальная конвекция воздуха над океаном. Альбедо океана меньше, чем альбедо суши, поэтому воздух над океаном поглощает больше солнечной энергии. Во-вторых, воздух над океаном влажный, его плотность меньше, чем плотность сухого воздуха. Поэтому конвективные потоки над океаном поднимаются выше, чем над сушей и скорость их больше.

Средняя высота, на которой располагаются циркумполярные вихри, равна 9 км. Давление воздуха на этой высоте около 2⋅10⁴Па, т.е. в пять раз меньше, чем у поверхности Земли. Скорость в центре струйных потоков 30 – 35 м/с. С такой скоростью они облетают вокруг Земли за 8 – 10 дней.

В летнее (для Северного полушария) время года циркумполярные вихри смещаются к северу, зимой – к югу. Это связано с усилением конвекции в условиях более высокой температуры. Возмущения струйных потоков вызывают изгибы – меандры, которые медленно дрейфуют вдоль вихря, приводя к изменению погоды.

Положение циркумполярных вихрей

При конвективном подъеме воздуха у экватора происходит его охлаждение. На высоте, где температура падает ниже точки росы, водяные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются и образуются облака. Поэтому небо над экватором почти всегда в облаках. Эти облака располагаются на высотах 1 – 5 км. Поднявшийся выше, до 17 км, уже сухой воздух имеет огромную внутреннюю энергию. Путь от экватора до широт циркумполярных вихрей он проходит быстро, примерно за сутки, здесь он опускается вниз и растекается по поверхности. Это сухой и теплый воздух, так как энергия, затраченная на подъем, теперь выделяется обратно при опускании. Поэтому широтам под циркумполярными вихрями (25 – 30˚) соответствуют пустыни на суше и области штилей на море.

«Конские широты» – это область повышенного давления (антициклон), а экваториальная зона – область пониженного давления – циклон. Из-за противоположного по знаку перепада давлений у поверхности Земли и на высоте в приэкваториальной области возникает вертикальная циркуляция воздуха. Сила Кориолиса отклоняет поток воздуха наверху в восточном, а внизу в западном направлении.

В умеренных широтах высотные ветры дуют преимущественно с северо-востока, а низовые ветры с юго-запада. В Южном полушарии, где препятствием является только узкая полоска Анд, этот западный ветер у поверхности океана разгоняется до ураганной силы.

В приполярной области циркуляция воздуха происходит в прямом направлении. От областей низкого давления на широтах около 60 ° воздух поднимается и опускается вниз вблизи полюсов, где создаются антициклоны. Кориолоисовы силы закручивают воздушные массы вокруг полюсов к западу. Поэтому там преобладают восточные ветры.

Устойчивые на протяжении года низовые ветры в ячейках Хэдли, дующие в Северном полушарии преимущественно с северо-востока, а в Южном полушарии – с юго-запада, называются пассатами. Наряду с ними существуют ветры, направление которых меняется на противоположное два раза в год – муссоны. Муссоны обусловлены различным нагревом материков и океана. Муссоны приносят дожди летом и приводят к сухой зиме. Муссонный климат ярко выражен в бассейне Индийского океана и на Дальнем Востоке.

На направление и силу ветра влияют колебания солнечной активности, лесные пожары, землетрясения и извержения вулканов, предшествующее состояние атмосферы и многие другие факторы.