Циркуляция воздушных масс во внетропических широтах. Школьный этап всероссийской олимпиады школьников по географии (3) - Документ Почему в умеренных широтах чаще всего
Основные особенности климата России определяются рядом географических факторов. К числу важнейших из них относится солнечная радиация, зависящая от географической широты. В целом Россия находится преимущественно в высоких и средних широтах. Поэтому климат у нас на большей части территории страны суровый, с четкой сменой времен года и с большой продолжительностью зимы .
Значительная протяженность страны с севера на юг приводит к изменению климата в зависимости от широты места поступления солнечного тепла - суммарной солнечной радиации. В Арктике годовое количество суммарной солнечной радиации составляет 251,2 кДж/см 2 в год, в субарктике - около 293 кДж/см 2 в год. В умеренном поясе в связи с большой его протяженностью с севера на юг суммарная солнечная радиация изменяется от 293 кДж/см 2 в год в северной части до 544 кДж/см 2 в год в южной части. В субтропиках величина суммарной солнечной радиации увеличивается от 544 до 670 кДж/см 2 в год.
По всей территории России очень велика разница в сезонном поступлении солнечного тепла. Это зависит как от изменения угла падения солнечных лучей по сезонам, так и от продолжительности времени солнечного сияния. С различиями в поступлении солнечного тепла связана сезонность всех явлений природы.
Огромное влияние на климат России оказывают океаны. Наиболее велика роль Атлантического океана, несмотря на то, что его воды нигде непосредственно не омывают территорию страны. В умеренных широтах, в которых располагается большая часть нашей страны, как известно, господствует западный перенос воздушных масс. К тому же на западе России нет высоких гор, препятствующих переносу воздуха. Вследствие этого влияние Атлантики распространяется очень далеко, вплоть до Верхоянского и Забайкальского хребтов. С западным переносом распространяются морские воздушные массы умеренных широт. Зимой они вызывают смягчение морозов вплоть до оттепелей в западных районах, приносят снегопады. Летом приход атлантических масс сопровождается похолоданием и выпадением осадков.
Очень велико климатообразующее влияние Северного Ледовитого океана. Над арктическим холодным бассейном в течение всего года существует область повышенного атмосферного давления. Отсюда арктический воздух, постепенно трансформируясь, летом распространяется на всю территорию России. Наклон крупнейших равнин страны на север способствует проникновению арктического воздуха далеко на юг. Воздействие арктического воздуха особенно ярко проявляется на территории Восточно-Европейской равнины. Зимой арктический воздух вызывает здесь резкое похолодание. Двигаясь на юг, он относительно нагревается и иссушается. Устанавливаются морозные солнечные дни без снегопадов. Летом арктический воздух первоначально вызывает похолодание, а затем он нагревается и формирует безоблачную или малооблачную погоду. Приход арктического воздуха на территорию европейской части России ранней весной сопровождается возвратом холодов и опасен для многих культурных растений, так как вызывает заморозки. Чаще всего они бывают в мае. С вторжением арктического воздуха связаны засухи в Поволжье и на юге Западной Сибири.
Некоторое влияние на климат России оказывает Тихий океан. Несмотря на огромные размеры, воздействие его ограничивается сравнительно узкой полосой суши вдоль дальневосточных морей. Это обусловлено тем, что океан находится к востоку от нашей страны, над которой в умеренных широтах господствует западный перенос воздушных масс. Высокие горы вдоль побережий также препятствуют проникновению в глубь страны тихоокеанских воздушных масс - сайт. Зимой над холодной поверхностью континента образуется область повышенного атмосферного давления (Азиатский максимум), откуда воздух устремляется в сторону относительно нагретого океана (зимний муссон). Влияние воздушных масс Тихого океана отчетливо сказывается лишь летом. В это время над океаном область высокого давления, а над сушей давление пониженное. В результате возникает перемещение морских воздушных масс на сушу в виде летнего муссона.
К числу климатообразующих факторов относится характер подстилающей поверхности . В условиях нашей страны это прежде всего особенности рельефа. Зимой другие различия в характере подстилающей поверхности нивелируются снежным покровом. Рельеф же влияет на климат в течение всего года.
К важнейшим климатообразующим свойствам рельефа относится равнинность территории . По равнинам европейской части и Западной Сибири воздух Атлантики проникает далеко на восток. Удаляясь от океана, воздух постепенно трансформируется и превращается в континентальный. Таким образом, континентальность климата постепенно нарастает с запада на восток. Невысокие Уральские горы не являются препятствием для распространения атлантического воздуха с запада.
Примыкающие друг к другу равнины Западной Сибири способствуют проникновению далеко на юг арктических воздушных масс. Высокие горы юга нашей страны - Кавказ, Копетдаг, Тянь-Шань и Памир препятствуют дальнейшему движению на юг воздушных масс с севера. Благодаря их защите вдоль южных границ Каспия находятся территории с субтропическим климатом.
В умеренном поясе, в пределах которого располагается большая часть территории России, отчетливо выражены времена года. Наиболее суровым сезоном на большей части нашей страны является зима. В умеренных и высоких широтах радиационный баланс в это время года отрицательный. Только на самом крайнем юге он имеет положительное значение.
Земная поверхность зимой сильно выхолаживается и охлаждает нижние слои воздуха. Особенно интенсивно этот процесс протекает над районами Восточной Сибири, удаленными от океанов. На северо-востоке Сибири в межгорных котловинах среднеянварские температуры опускаются ниже -40° С, в районе Оймякона до -48 -50°С. Здесь формируется область повышенного давления, которая распространяется на всю Сибирь и дает два отрога. Один отрог разрастается на северо-восток до Чукотки, а второй - на юго-запад через юг Западной Сибири и Приволжской возвышенности к низовьям Днестра.
Во внутренних районах Сибири в пределах области повышенного давления зимой господствуют нисходящие токи воздуха. Поэтому устанавливается безветренная малооблачная морозная погода. Безветрие и большая сухость воздуха позволяют легче переносить морозы и приспосабливаться к ним.
Зимой давление воздуха над Россией повышенное, а над окружающими морями и океанами пониженное. Поэтому господствует растекание воздуха с территории страны в сторону океанов, за исключением европейской части страны. На побережьях тихоокеанских морей зимой господствуют северо-западные ветры (зимний муссон), которые несут холодный сухой воздух из континентальной Сибири. В связи с этим почти во всех районах Дальнего Востока зима малоснежная и холодная. Во Владивостоке, который находится на широте Сочи, средняя температура января -12°С, а в Сочи +6°С. Над побережьями Камчатки и острова Сахалин, где сталкиваются континентальные и морские воздушные массы, возникают фронтальные процессы, которые нередко сопровождаются шквальными ветрами и обильными снегопадами.
На побережьях морей Северного Ледовитого океана зимой господствуют юго-западные и южные ветры, которые несут на север континентальный воздух умеренных широт, оттекающий от Азиатского максимума. По окраинам северных морей он встречается с арктическим воздухом, вследствие чего возникает арктический фронт. Наиболее хорошо этот фронт выражен над Охотским и Баренцевым морями, где он вызывает частые и сильные штормы и туманы.
Над равнинами Средней Азии и юга европейской части страны господствуют северо-восточные ветры. Они вызваны оттеканием воздушных масс на юг от отрога области повышенного давления. Поскольку воздух движется с северо-востока, он приносит в южные районы страны похолодание и относительную сухость, поэтому здесь выпадает мало снега, а в суровые зимы замерзает Азовское море и северные части Каспийского и Черного морей.
В центральных и северных частях Восточно-Европейской равнины к северу от отрога повышенного давления господствуют западные потоки воздуха со стороны Атлантического океана. Эти воздушные массы всегда приносят влагу в виде снега или дождя. Но их температуры бывают разными. Если юго-западные ветры приносят зимой оттепели, то северо-западные - относительно холодный воздух из районов Северной Атлантики и Скандинавии.
Над большей частью Европейской равнины в течение зимы перемещается большое количество циклонов. Они возникают вдоль полярного фронта, проходящего к западу от нашей страны над Северным морем. Отсюда циклоны движутся на восток, проходя над Западной и Восточной Европой. Космический и наземный контроль за их движением позволяет прогнозировать погоду на территории европейской части страны.
При взаимодействии континентальных и морских воздушных масс умеренных широт в центральной части Восточно-Европейской равнины часто формируется полярный фронт. В тылу циклонов, пересекающих равнину с запада на восток, оттекают к югу холодные арктические воздушные массы. Таким образом, над территорией Восточно-Европейской равнины происходит интенсивное взаимодействие атлантических и арктических воздушных масс, морского и континентального воздуха умеренных широт. Поэтому погода здесь чаще всего бывает неустойчивой и очень контрастной, с частой сменой холодов и оттепелей. В течение нескольких часов температура воздуха зимой может измениться от нескольких градусов тепла до 21-24 градусов мороза, а дождь смениться снегом. Такая смена сопровождается оттепелями и гололедом, крайне неблагоприятно сказывающимися на хозяйственной деятельности людей - сайт. От гололеда страдает транспорт; оттепели могут привести к гибели озимых культур. Чередование морозов и оттепелей ведет к разрушению дорог и различных сооружений. Интенсивная циклоническая деятельность приводит также к несхожести зимних погод разных лет.
Теплые атлантические воздушные массы, перемещаясь на восток, постепенно остывают. Поэтому изотермы над европейской территорией России имеют меридиональное направление. Над Восточной Сибирью изотермы имеют замкнутый кольцеобразный характер, отражающий континентальность климата этой территории. Тихий океан оказывает меньшее отепляющее влияние на континент по сравнению с Атлантикой. Поэтому на побережье Тихого океана изотермы располагаются меридионально лишь в пределах неширокой полосы. Над южными районами страны изотермы протягиваются широтно в соответствии с направлением изменения величины суммарной солнечной радиации и радиационного баланса.
На большей части России осадки выпадают зимой в виде снега. На Северном Кавказе мощность снегового покрова обычно не превышает 10 см; в Калининградской области, в Поволжье - до 10-30 см. На севере Европейской равнины, северо-востоке Западной Сибири, на Сахалине - 80-90 см, а на восточном побережье Камчатки мощность снегового покрова достигает 120-160 см. Продолжительность снегового покрова также очень различна - от нескольких дней в ряде районов Прикаспия до 260 дней на Таймыре.
Снег имеет большое значение для природных процессов и хозяйственной деятельности на территории нашей страны . Он создает запасы влаги, которые используются растениями весной и в начале лета. Благодаря снегу в европейской части страны возможно выращивание озимых культур. Весной на большинстве рек бывают половодья, обусловленные таянием снега.
Летом на всей территории России радиационный баланс положительный. Континент нагревается больше, чем океаны, и над ним устанавливается область пониженного давления. Одновременно над океанами разрастаются области повышенного давления: Северо-Атлантический (Азорский) и Северо-Тихоокеанский (Гавайский) максимумы. Повышенное давление продолжает существовать и над Северным Ледовитым океаном (Арктический максимум). Со стороны этих максимумов воздушные потоки устремляются на континент. Наиболее четко поток морского воздуха выражен на Дальнем Востоке, где летом устанавливается юго-восточный перенос воздуха - летний муссон. Здесь более холодный и, следовательно, более тяжелый морской воздух взаимодействует с континентальным воздухом. В результате возникают фронтальные процессы, с прохождением которых связаны сильные ливни (муссоные дожди) на Сахалине, Камчатке, в Хабаровском и Приморском краях. Довольно часто сюда приходят и мощные циклоны в виде тайфунов, возникающих на тропических фронтах за пределами нашей страны. Муссоные дожди сопровождаются наводнением на реках. Часто наводнения носят катастрофический характер, особенно в бассейнах рек Амура и Уссури, на острове Сахалин.
На севере России арктические воздушные массы устремляются на юг в сторону нагретой суши. Над северными морями они встречаются с воздухом умеренных широт. В результате образуется арктический фронт. Особенно хорошо он выражен над Баренцевым морем, так как над этим относительно теплым бассейном взаимодействуют наиболее контрастные воздушные массы. Прохождение арктического фронта над северными морями сопровождается штормами и туманами.
Воздух с севера продвигается далеко на юг над равнинами Западной Сибири. Южнее Средней Азии над территорией Пакистана и Афганистана находится центр пониженного давления (Южно-Азиатский минимум), к которому и устремляются северные воздушные потоки. Двигаясь к югу, арктический воздух прогревается, иссушается и постепенно трансформируется в континентальный воздух умеренных широт. Над равнинами Средней Азии он очень сух и формирует климат пустынь.
К западу от России над Атлантическим океаном летом разрастается Азорский максимум, отрог которого проходит над Восточно-Европейской равниной через Южную Украину и южное Поволжье до реки Урал. К югу от него оттекающие воздушные массы прогреваются и иссушаются. Поэтому в Приазовье, и особенно в Прикаспии, летом очень жарко и сухо. Для того, чтобы получать здесь устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур необходимо орошение.
Поток морского воздуха из Атлантики в центральных районах Европейской равнины взаимодействует с континентальным воздухом. В результате на пространстве от среднего течения Днестра до среднего течения Волги формируется полярный фронт. Все это сопровождается интенсивным прохождением циклонов. Поэтому на большей части европейской территории России погода летом, так же как и зимой, отличается от других территорий страны большой неустойчивостью. Летом часто бывают обложные дожди и похолодания. Так, среднемесячная июльская температура в Москве около +18°С, однако в некоторые годы она опускалась до +5...+10°С или поднималась до +30...+34°С. К востоку от Волги, и особенно за Уралом, влияние морских воздушных масс резко снижается, и здесь летом погода обычно бывает сухой и жаркой.
В отличие от зимнего времени года, летние изотермы почти по всей территории России протягиваются с запада на восток. Это обусловлено тем, что летом солнечная радиация очень велика и ей принадлежит главная роль в определении температурного режима.
На летний сезон приходится максимальное количество осадков. Это обусловлено высокими температурами и потому максимальной влажностью местного воздуха, из которого выпадают осадки при взаимодействии его с приходящими со стороны океанов относительно холодными воздушными массами. К ним прибавляются осадки конвективного происхождения. Наибольшее количество осадков выпадает в крайних западных и восточных районах России. С удалением от океанов во внутренние районы страны количество осадков уменьшается, достигая своего минимума (меньше 50 мм). На наветренных склонах гор количество осадков значительно возрастает. Особенно много их выпадает на западных склонах Кавказских гор (свыше 2000 мм).
Циклон - система, характеризующаяся вихревым движением двух или трех разнородных масс воздуха и, следовательно, наличием атмосферных фронтов. Поперечник хорошо развитого циклона составляет около 1000 км, замкнутые изобары наблюдаются до высоты 5 км и выше.
Глубина циклона характеризуется давлением в его центре, которое может быть 980-1005 мбар (барический минимум).
В жизни циклона от возникновения до исчезновения можно отметить:
начальную стадию развития, или стадию возникновения циклона – от первых признаков зарождения до появления первой замкнутой изобары;
стадию молодого циклона или углубления;
стадию максимального развития;
стадию заполнения циклона.
Циклон не обязательно проходит все стадии развития, Молодой циклон может начать заполняться, не получив максимального развития. Это деление носит условный характер, между стадиями нет резких границ.
В каждой стадии отмечаются различия в характеристиках погоды. Продолжительность каждой стадии колеблется от нескольких часов до нескольких суток.
Направление перемещения циклона может существенно измениться с течением времени. Как правило, циклоны движутся с запада на восток с составляющей, направленной к высоким широтам (рис. 4.15.).
Скорости перемещения циклонов колеблются в широких пределах: 0 50 км/ч.
Циклоны часто проходят сериями: вслед за первым циклоном идет второй, за ним третий и т.д. В серии может быть до пяти циклонов. В среднем период прохождения каждой серии равен 5,5 сут.
Образование и развитие циклонов. Внетропические циклоны возникают на главных фронтах – умеренном (полярном) и арктическом, разделяющих воздушные массы разной температуры, и в циклоническую циркуляцию втягиваются две различные по своим свойствам массы воздуха (рис. 4.16.).
Начальная стадия развития циклона обусловливается деформацией фронтальной поверхности и может быть отождествлена с волной малой амплитуды и длиной 600-1000 км и более, возникающей на прямолинейном участке малоподвижного (стационарного) фронта. На основном фронте протяженностью в несколько тысяч километров возникает обычно несколько таких волн, перемещающихся чаще всего с запада на восток.
В передней части возникающего циклона возмущение принимает характер теплого фронта, в тылу же возмущение получает характер холодного фронта.
Стадия молодого циклона характеризуется наличием теплого сектора, т.е. сектора с теплым воздухом и ограниченного спереди теплым фронтом, сзади - холодным. Изобары в теплом секторе почти прямолинейны, угол между фронтами 90.
Холодный фронт в развивающемся циклоне движется быстрее теплого.
В молодом циклоне можно выделить три зоны, резко отличающиеся по условиям погоды.
Зона I– передняя и центральная части холодного сектора циклона перед теплым фронтом. Чем ближе к центру циклона и линии теплого фронта, тем мощнее система облаков и тем вероятнее выпадение обложных осадков. Наблюдается падение давления.
Зона II– тыловая часть холодного сектора циклона за холодным фронтом. Здесь погода определяется свойствами холодного фронта и холодной неустойчивой воздушной массы. При достаточной влажности и значительной неустойчивости воздушной массы выпадают ливневые осадки. Атмосферное давление за линией холодного фронта растет.
Зона III– теплый сектор.
Холодный фронт постепенно нагоняет теплый, и наступает момент, когда теплый и холодный фронты циклона смыкаются. Центральная область циклона у земной поверхности вся заполняется холодным воздухом, а теплый воздух оттесняется в более высокие слои.
Этот процесс называется окклюзией (окклюдированием) циклона, а сложный фронт, образовавшийся от соединения теплого и холодного, - фронтом окклюзии.
Скорость ветра в циклоне достигает максимума непосредственно после начала окклюзии, которая является поворотным пунктом в развитии циклона: циклон находится в стадии максимального развития. Барическая депрессия достигает наибольшей глубины у земной поверхности. В последующей наступает стадия заполнения циклона. Атмосферное давление начинает расти, скорость ветра уменьшается, и возмущение постепенно затухает.
Перемещение фронтов. Линии фронтов на картах погоды проходят вдоль осей барических ложбин, поэтому при прохождении фронта ветер довольно резко изменяет свое направление.
Вектор ветра в каждой точке перед и за линией фронта можно разложить на две составляющие: касательную и нормальную к линии фронта. Для перемещения фронта имеет значение лишь нормальная составляющая скорости ветра, величина которой зависит от угла между изобарами и линией фронта.
Погода на теплом фронте. Теплый воздух натекает на холодный, поднимается вверх над клином холодного воздуха и охлаждается. Содержащийся в нем водяной пар достигает насыщения и конденсируется, образуя мощную облачную систему, состоящую из слоисто-дождевых Ns, высокослоистых Аsи перисто-слоистых Сsоблаков, постепенно переходящих одни в другие и образующих вместе как бы гигантский клинообразный массив, сужающийся вперед. Нижняя граница этого облачного массива приблизительно совпадает с верхней границей фронтального слоя. Впереди и несколько выше фронтальной поверхности возникают перистые облака –Cirrus(Ci).
Под поверхностью теплого фронта в массах холодного воздуха обычно образуются разорванно-слоистые облака – Stratusfractus(Stfr).
На рис. 4.17 приведена схема вертикального строения облачной системы теплого фронта.
Перед линией теплого фронта образуется зона обложных осадков, наибольшая ширина которой при дожде достигает 300 км, а при снеге – 400 км. Это связано с тем, что снег из высокослоистых облаков чаще достигает земной поверхности, в то время как дождь в летнее время обычно при падении испаряется и до земной поверхности не доходит.
Внутри области осадков часто наблюдается туман, обусловленный притоков водяного пара в холодный воздух за свет испарения осадков, а также адиабатическим охлаждением воздуха в связи с падением давления. Ширина зоны тумана может достигать 100-200 км.
Предфронтальный туман теплого фронта чаще всего образуется в холодное время года. Плохая видимость и сильный ветер являются основными трудностями, которые могут встретиться при пересечении теплого фронта. Кроме того, зимой здесь возможно обледенение судна. После прохождения теплого фронта наступает потепление, но с моросящими осадками, туманом, сильным ветром.
Вся система облачности находится перед теплым фронтом, поэтому по характеру изменения облачности можно судить о приближении теплого фронта.
При появлении перистых облаков начинается сначала медленное, а затем постепенное ускоряющееся падение давления, которое прекращается незадолго до прохождения линии фронта; после ее прохождения давление остается неизменным или медленно понижается, а иногда растет.
Изменение скорости и направления ветра также является хорошим признаком приближения теплого фронта. По мере падения давления скорость ветра постепенно увеличивается, достигая наибольшей величины перед прохождением фронта. Направление ветра медленно отклоняется влево, а в момент прохождения линии фронта резко поворачивает вправо (в северном полушарии).
Холодный фронт. Структура холодных фронтов различается в зависимости от того, быстро или медленно они движутся. По этой причине различают:
холодные фронты 1-го рода – медленно движущиеся фронты, у которых облачность и осадки располагаются в основном за линией фронта (острый угол с изобарами);
холодные фронты 2-го рода – быстро движущиеся фронты, у которых облачность и осадки расположены в основном перед линией фронта (угол с изобарами близок к прямому).
При холодном фронте 1-го рода происходит вытеснение масс теплого воздуха вторгающегося под него клином холодного воздуха. Здесь характер облачности представляет собой зеркальное изображение облачности теплого фронта (рис.4.18,а.). Непосредственно перед линией фронта возникают кучево-дождевые облака Cb, из которых выпадают ливневые осадки, сопровождаемые грозами. Ширина зоны ливневой облачности - несколько десятков километров. Облачная системаNs-Asс обложными осадками располагается за линией фронта. Ширина зоны облачности, ее мощность и, соответственно, ширина зоны осадков примерно вдвое меньше, чем у теплого фронта. Под основной системой облачности образуются облакаStfr.
Таким образом, в отличие от теплого фронта система облачности холодного воздуха 1-го рода не позволяет заранее обнаружить его приближение.
Холодный фронт 2-го рода отличается тем, что быстрое перемещение вала холодного воздуха вызывает перед линией фронта бурный подъем оттесняемого теплого воздуха, а нисходящие движения воздушных потоков препятствуют распространению облачной системы непосредственно за линией фронта.
Возникающая облачная система представляет собой в основном вал мощных облаков Сb(рис. 4.18,б.). При их растекании в небольшом количестве могут образоваться Ci, Cc, Ac и Sc, а под ними, в зоне выпадающих ливневых осадков, обычно наблюдаются St fr или Сu fr.
Рис. 4.18. Схема строения облачности
а - холодного фронта 1-го рода; б – холодного фронта 2-го рода
Позади линии фронта в холодной массе воздуха наблюдаются нисходящие движения воздуха, особенно значительные в передней части клина холодного воздуха. Поэтому внутримассовые облака здесь не возникают. Вскоре после прохождения линии фронта наступает быстрое прояснение, вплоть до полного; лишь через несколько часов, когда нисходящие движения затухнут и фронтальная поверхность достаточно приподнимется, могут появиться свойственные холодной неустойчивой массе конвективные облака и ливневые осадки.
Ливневые осадки при прохождении холодного фронта 2-го рода непродолжительны (от нескольких минут до 1 ч), поскольку ширина зоны осадков небольшая, а скорость перемещения фронта значительная.
В вале кучево-дождевых облаков холодного фронта 2-го рода иногда встречаются разрывы или менее развитая облачность нижнего и среднего ярусов. На отдельных участках фронта развивается грозовая деятельность, которая, затухнув на одних участках, может появиться на соседних.
Направление ветра при прохождении холодных фронтов обоих родов изменяется так же, как и в случае теплого фронта, но поворот вправо (в северном полушарии) в момент прохождения линии холодного фронта – более значительный и резкий. Одновременно резко усиливается скорость ветра.
При приближении холодного фронта наблюдается непродолжительное, обычно слабое, но постепенно ускоряющееся падение давления. Тотчас по прохождении линии фронта начинается рост давления, обусловленный заменой теплого воздуха холодным.
Температура воздуха после прохождения линии фронта понижается. Скачок температуры зависит от характера сменяющихся масс.
Холодным фронтом обоих родов свойственны предфронтовые шквалы. Для воздуха за холодным фронтом характерно нисходящее движение, которое становится особенно интенсивным в передней части холодного клина, где благодаря трению создается крутой наклон фронтальной поверхности. Холодный воздух, обрушиваясь вниз, как бы перекатывается вперед, подобно гусеницам танка, причем скорость его продвижения нормально к линии фронта во всех случаях оказывается больше, чем соответствующая составляющая скорость теплого воздуха в нижних слоях. Обрушивание холодного воздуха приводит к вытеснению вверх теплого воздуха и к возникновению вдоль фронта вихря с горизонтальной осью; с этим вихрем и связаны явления фронтальных шквалов.
Особенно интенсивное нисходящее движение имеет место в голове холодного воздуха. Опускающийся с высоты нескольких километров, этот воздух адиабатически нагревается, и благодаря этому скачок температуры вдоль фронта сглаживается. В некоторых случаях внутри холодного клина возникает вторичный холодный фронт, отделяющий нагревшийся воздух "головы" от воздуха, лежащего дальше от линии фронта и не захваченного в такой степени нисходящим движением.
Этот второй холодный фронт идет на расстоянии нескольких километров за размывшимся основным фронтом. При его прохождении наблюдается скачок температуры, ветры и шквалы, но облачной системы он не имеет. Это явление называют раздвоением холодного фронта.
В барических ложбинах в тылу циклона иногда формируются вторичные холодные фронты. Они имеют систему облаков, сходную с системой облаков холодного фронта 2-го рода, однако вертикальная протяженность облаков меньше протяженности облаков основных холодных фронтов.
Фронты окклюзии соединяют в себе черты теплого и холодного фронтов, но часто выражены менее резко.
В системе фронтов окклюзии взаимодействуют три воздушные массы, из которых наиболее теплая уже не соприкасается с земной поверхностью. Поэтому, помимо приземной линии, имеется линия верхнего фронта. При образовании этого фронта могут быть три случая: нейтральная, теплая и холодная окклюзии.
Нейтральная имеет место, когда массы холодного воздуха, движущиеся за холодным фронтом, имеют одинаковую температуру с холодным воздухом, перемещающимся впереди теплого фронта (рис. 4.19, а, б, в.). В момент смыкания холодных масс фронт отрывается от земной поверхности и возникает верхний фронт. Характер облачности при этом будет определяться системами облачности как теплого, так и холодного фронтов. В последующем будет происходить размывание облачности и дальнейшее вытеснение теплого воздуха вверх.
Рис. 4.19 Схемы:
а, б, в – образование фронтов окклюзии; г – строения облачности теплого
фронта окклюзии; д – то же, холодного фронта окклюзии
Выбор пути в условиях циклона умеренных широт
В средних и полярных широтах часто возникают глубокие циклона, которые сильно развиты, обладают большой активностью, весьма осложняют мореплавание и представляют серьезную опасность для большинства судов. Обычно они бывают осенью, зимой и в первой половине весны. Давление в центре этих циклонов часто падает до 950-960 мбар. Барометрическая тенденция, т.е. изменение давления за последние 3 ч в передней части циклона составляет 8-10, а нередко – 15-19 мбар.
Прохождение глубоких циклонов сопровождается штормами ураганной силы – скорость ветра часто достигает 40 м/сек и более, а осадки и туманы резко понижают видимость, поэтому их прогнозирование имеет большое значение для безопасности мореплавания. Условия погоды в различных частях циклона неодинаковы. Это объясняется в основном тем, что в циклоне фронты почти всегда имеют одно и то же расположение: теплый – в правой (передней) половине циклона, а холодный – в тыловой.
Смена и характер погоды в циклоне зависят от того, какая часть его проходит через район плавания судна. Например, если глубокий циклон движется с запада на восток (как обычно наблюдается) и судно совершает плавание в южной его части с востока на запад, то погода будет изменяться следующим образом (рис. 4.20.).
Перед теплым фронтом падает давление, появляются перистые облака плохой погоды, а затем – перисто-слоистые. Последние постепенно сменяются более плотными – высокослоистыми, а несколько позднее – слоисто-дождевыми облаками, из которых выпадают продолжительные обложные осадки. Далее судно пересечет линию теплого фронта. При этом юго-восточный ветер перейдет в юго-западный. Наступит заметное потепление. Судно окажется в теплом секторе циклоне, где осадки прекратятся и появится туман, часто с моросью, давление без существенных изменений, ветер сильный, волнение – самое сильное в циклоне, так как зачастую в теплом секторе, который является подветренным, изобары сгущены и спрямлены, т.е. ветер сильный при большом разгоне (на большом расстоянии ветер примерно одного направления).
С приближением холодного фронта туман постепенно рассеивается и может наступить временное прояснение, после чего давление снова резко упадет. Перед прохождением холодного фронта появятся высококучевые облака, а затем – мощные кучевые и кучево-дождевые, из которых могут выпадать интенсивные ливневые осадки с грозами, сопровождаемые сильными шквалистыми ветрами.
После пересечения судном линии холодного фронта наступает похолодание. При этом ветер юго-западный быстро сменится на западный, а затем - на северо-западный; давление возрастет, видимость становится хорошей. Если ливневые осадки при прохождении фронта перейдут в обложные, то с началом увеличения давления они вскоре прекратятся и наступит прояснение и общее улучшение погоды.
Если судно находится в северной части циклона, где нет фронтов, но проходит через центральную его область, то смена погоды вначале будет происходить так же, как и в первом случае. При этом по мере приближения центральной области циклона ветер постепенно поворачивает влево и усиливается. В центральной области штормовые ветры ураганной силы, очень сильное и беспорядочное волнение, осадки, значительно ухудшающие видимость, делают плавание судов особенно тяжелым и опасным.
Таким образом, если судно обойдет южную и центральную штормовые части хорошо развитого глубокого циклона с севера, то оно будет совершать плавание в сравнительно спокойной и безопасной обстановке и потому скорее сможет достигнуть намеченного пункта, несмотря на то, что ему придется пройти большой путь.
Выбрать наиболее благоприятный, безопасный и экономически выгодный путь для плавания данного судна в зависимости от условий погоды можно на основании получаемых по радио прогнозов погоды, синоптических консультаций и уточнения их при плавании по местным признакам и с помощью судовых радиотехнических средств.
При выборе наиболее благоприятного курса через область сильного волнения и большой зыби обязательно нужно принимать во внимание глубину моря и избегать мест, на которых глубина резко уменьшается, т.к. крутизна волн резко увеличивается.
Школьный этап всероссийской олимпиады школьников по географии 7 класс
1. Каков численный масштаб плана, на котором расстояние от автобусной остановки до стадиона, составляющее 750 м, изображено отрезком длиной 3 см.
1) 1: 25 2) 1: 250 3) 1: 2500 4) 1: 25 000 5) 1: 250 000 (1 балл)
2 . Определите правильно среднесуточную температуру воздуха по следующим данным:
в 6 ч. – 10º С; в 12 ч. – 15º С; в 18 ч. – 13º С; в 20 ч. – 11º С:
1) 11º С 2) 5º С 3) 12,25º С 4) 9, 25º С 5) 16,25º С
(1 балл)
3 Наука, изучающая географические названия:
1) геодезия; 2) картография; 3) топонимика; 4) топография (1балл)
4. Выберите дату, когда оба полушария Земли освещены одинаково:
5 . Хвойные породы деревьев, медведи, белки, рябчики типичны для природной зоны:
1) широколиственных лесов; 2) степи;
3) тайги; 4) полупустынь и пустынь. (1 балл)
6. Длина экватора Земли составляет:
10 000 км; 2) 20 000 км; 3) 30 000 км; 4) 40 000 км. (1 балл)
7. Самая многоводная река в мире – это:
1) Енисей; 2) Амазонка; 3) Конго; 4) Нил. (1 балл)
8. Как называется международный север?
1) Вест; 2) Ост; 3) Зюйд; 4) Норд (1 балл)
9. Какой газ преобладает в земной атмосфере? (1 балл)
1) Кислород; 2) Азот; 3) Водород; 4) Углекислый газ
10) . Как называется континент, появившийся на Земле около 300 млн лет назад?
1) Лавразия 2) Пангея 3) Гондвана (1 балл)
11. Кто, когда и при каких обстоятельствах дал величайшему из океанов Земного шара общепринятое теперь название «Тихий океан»? (3 балла)
12. В южном полушарии расположен второй по величине остров Земного шара. Честь доставить миру первые точные сведения о природе этого острова, жизни и быте его населения выпала на долю русского путешественника, показавшего образцы высокой человечности по отношению к первобытным народам.Какой это остров, и какому русскому путешественнику принадлежит заслуга его исследования? (3 балла)
13. Именем какого русского путешественника назван остров, на котором он похоронен? За каким архипелагом, в который этот остров входит, закреплено название военно- морского чина этого путешественника? Его имя дано одному из морей Тихого океана. Какому?
(3 балла)
14. Назовите самое глубокое озеро. (3 балла)
15. Назовите самую многоводную реку. (3 балла)
16. Назовите величайшую пустыню Земного шара. (3 балла)
17.Какое государство находится в центре Рима? (3 балла)
18. Как называется самое мощное течение Мирового океана? (3 балла)
19.Какая сила движет плиты литосферы? (3 балла)
20. По каким горам проходит условная граница между Европой и Азией? (3 балла)
21. Почему Мировой океан един? (3 балла)
22. Какое учение стало главным в географии и почему? (3 балла)
23. Почему границы климатических поясов проходят не по параллелям, а отклоняются то к северу, то к югу? (3 балла)
24. Почему в умеренных широтах чаще всего образуются вихри? (3 балла)
25. Почему в разных районах земли плотность населения неодинакова? (3 балла)
октябрь 1520 года, Ф. Магеллан, океан был удивительно тихим и спокойным.
остров Новая Гвинея, Н.Н. Миклухо – Маклай
остров Беринга, Командорские острова, Витус Беринг
15. Амазонка
17. Ватикан
18. Течение Западных ветров.
19. Потоки вещества мантии.
20. По Уральским горам.
21. Все океаны, из которых состоит Мировой океан, соединены проливами.
22. О природных комплексах и о географической оболочке.
23. На них влияет рельеф, циркуляция атмосферы, океанические течения.
24. В умеренных широтах сталкиваются тёплые и холодные течения; в атмосфере, соответственно, сталкиваются тёплые и холодные воздушные массы, образуются области низкого и высокого атмосферного давления, что приводит образованию вихрей.
25. Плотность населения зависит от природных условий и ресурсов, времени освоения территории и занятия населения.
Внетропические муссоны распространены в районах восточных побережий материков в умеренных широтах. При летнем муссоне ветры дуют с океана на материк, зимой - с материка на океан, что обусловлено различием нагревания и охлаждения материков и океанов в течение года и связанным с этим распределением давления воздуха. Над сушей летом устанавливается область пониженного давления, зимой -"повышенного; над океанами же, наоборот: летом преобладает высокое давление, зимой - низкое, что и определяет направление ветров летнего и зимнего муссонов. Хорошо выражены внетропические муссоны на Дальнем Востоке России, в Китае, Японии. В этих районах зимний северо-западный муссон образуется под влиянием азиатского антициклона, способствующего выносу холодного сухого воздуха из Сибири на восточное побережье Азиатского континента. Поэтому во Владивостоке, расположенном на широте Сочи, зимой холоднее, чем в Архангельске. Летний же юго-восточной муссон приносит сюда с океана и Японского моря влажный прохладный воздух с большим количеством осадков и частыми туманами.
Важным фактором межширотного обмена энергией являются тропические циклоны, которые отличаются от вне- тропических меньшими размерами (в поперечнике обычно 400-600 км, редко до 1000 км), большими перепадами давления воздуха между периферией и центром и, следовательно, большими горизонтальными градиентами давления, большими скоростями ветра (25-30 м/с, отмечались скорости 50-100 м/с), обильными ливневыми осадками с сильными грозами. По существу, весь тропический циклон представляет собой сплошное грозовое облако. Только в самом центре его находится область диаметром в несколько десятков километров, в которой ясная безветренная погода «глаз бури».
Зарождаются циклоны в тропической зоне над океанами в широтах от 0 до 20° обоих полушарий. Условиями образования их являются высокая температура на поверхности океана (не ниже 27 °С) и большая влажность воздуха, что обеспечивает большую энергию неустойчивости воздуха, необходимую д ля развития циклона.
Тропические циклоны, возникающие на востоке Азии, называют тайфунами, в Индийском океане - орканами, в Атлантическом океане - ураганами.
На рис. 2.9 показаны пути перемещения тропических циклонов. Зарождаясь в тропиках, циклоны перемещаются в северо-западном направлении к высоким широтам со скоростью 10-15 км/ч. Переходя в умеренные широты, они меняют направление движения на северо-восточное, при этом скорость их возрастает. При выходе на сушу тропические циклоны быстро затухают, но при этом успевают принести огромные разрушения, связанные с сильным ветром и наводнениями. При движении в более высокие широты над водой циклон приобретает свойства внетропического циклона и также затухает. Иногда тихоокеанские тайфуны доходят до Камчатки.
На земном шаре в среднем за год возникает от 80 до 120 тропических циклонов.
Важной составляющей общей циркуляции атмосферы являются струйные течения, представляющие собой сравнительно узкие потоки воздуха, с почти горизонтальной осью, характеризующиеся большими горизонтальными и вертикальными сдвигами ветра (градиентами скорости, т.е. изменениями скорости на единицу расстояния).
Протяженность струйных течений - тысячи километров (иногда опоясывают земной шар), ширина - несколько сотен, а толщина-несколько километров.
Нижний предел скорости для струйного течения принят 30 м/с, максимальные скорости по оси могут достигать 50 и 100 м/с, наблюдались скорости и 200 м/с (720 км/ч).
Струйные течения бывают тропосферные и стратосферные. Тропосферные, в свою очередь, подразделяются на струйные течения умеренных широт, субтропические и экваториальные.
Струйные течения умеренных широт образуются в области высотных фронтальных зон, являющихся переходным слоем между теплым и холодным воздухом с большими градиентами температуры и давления, а также причиной больших скоростей геострофического ветра. Они располагаются на высоте 8-10 км зимой и 9-12 км летом. В зоне тропосферных струйных течений тропопауза скачком повышается от высоких широт к низким.
Тропосферные струйные течения, являясь составной частью западного переноса, имеют направление с запада на восток.
Стратосферные струйные течения наблюдаются на высотах 25-30 км со скоростями ветра до 200 км/ч. От сезона к сезону (лето-зима) меняют направление на обратное. Имеются стратосферные струйные течения на высотах до 60 км.
Струйные течения переносят по земному шару различные примеси: продукты распада радиоактивных веществ, частицы пыли, вулканического пепла. Особое значение они имеют для авиации.
Все рассмотренные виды циркуляции атмосферы, входящие в состав общей циркуляции (пассаты, тропические и внетропические муссоны, ветры западного и восточного переноса, тропические циклоны, внетропические циклоны и антициклоны, струйные течения), обеспечивают обмен воздушными массами между океанами и материками, между высокими и низкими широтами, перенос влаги с океанов на континенты.
Внутризональный обмен происходит в основном за счет потоков воздуха на высотах вдоль параллелей (квазигеост- рофический ветер), межширотный обмен - за счет меридиа- нальной составляющей в приземном слое, а в умеренных широтах - в основном за счет циклонов и антициклонов.
Циклоническая деятельность является также причиной междусуточной изменчивости погоды.
Местные ветры. Местный ветер - это ветер в определенном ограниченном районе, обладающий характерными особенностями, связанными с географией этого района. Он может быть: проявлением местной циркуляции, независимой от общей циркуляции атмосферы (бризы, горнодолинные ветры); результатом воздействия местной топографии на течения общей циркуляции атмосферы (фен, бора и др.); проявлением конвекции, иногда вихревого характера (пыльная буря); течением обшей циркуляции с такими особыми для данного района свойствами, как сухость, за- пыление, низкая температура и др. (афганец, хамсин).
Бризы. Бризами называются ветры, возникающие возле береговой линии моря и других крупных водоемов и имеющие отчетливо выраженную суточную смену направления. Днем ветер дует с моря на сушу - это морской бриз, а ночью с суши на море - береговой бриз (рис. 2.10). Причиной бриза является разность температуры воздуха над морем и над сушей, вследствие которой и возникает замкнутая термическая циркуляция. Морские бризы обычно сильнее, чем береговые. Это объясняется тем, что разность температур моря и суши днем больше, чем ночью. Именно поэтому морские бризы проникают в глубь суши на десятки километров и имеют скорости 4-6 м/с, а береговые бризы при скорости 3-4 м/с проникают в глубь акватории моря на 8-10 км.
Бризовая циркуляция сильнее выражена в тропических районах, особенно на побережьях морей, граничащих с пустынями.
Склоновые ветры, как и горно-долинные, наблюдаются во многих горных местностях, дуют вдоль склонов днем вверх, а ночью вниз (рис. 2.11). Как и бризы, они имеют суточную периодичность. Днем воздух, прилегающий к склону горы или долины, нагревается сильнее, чем воздух на той же высоте, но удаленный от склона. Теплый воздух поднимается по склону и всасывает воздух из долины, а на смену ему опускается воздух из свободной атмосферы. Образуется циркуляция. Ночью при охлаждении склонов происходит обратная циркуляция.
Горно-долинные ветры возникают в больших глубоких долинах, выходящих на равнины. Днем ветер дует вверх по долине, а ночью с гор - вниз к равнине. На некоторой высоте ветер меняет направление на обратное. Вертикальная протяженность горно-долинных ветров составляет от десятков до нескольких сотен метров.
Ледниковые ветры дуют вдоль направления ледников. Эти ветры возникают при охлаждении воздуха, прилегающего к поверхности ледника и в течение суток остаются более холодными, чем воздух над ссужающими склонами. Наибольшей силы эти ветры достигают днем, когда велик контраст между температурами воздуха над ледником и в свободной атмосфере Высота слоя ледниковых ветров от десятков до сотен метров.
Наиболее четко рассмотренные ветры термического происхождения проявляются в антициклонах, когда на них не накладывается влияние крупномасштабных возмущений атмосферы.
Местные ветры могут возникать и вследствие механических возмущений воздушных течений рельефом местности. К таким ветрам относятся фен и бора.
Фен - сухой и горячий ветер, дующий со стороны высоких гор в долину или на море. Этот ветер возникает, если на пути воздушного потока встречается поперек расположенный горный хребет. Пусть на пути воздушного потока имеется горный хребет высотой 3 км и температура воздуха у его подножья на наветренной стороне составляет 20 °С (рис. 2.12). Предположим, что уровень конденсации находится на высоте 1,3 км. Приземный поток, встретив препятствие, начнет подниматься по склону хребта и адиабатически охлаждаться, пока не достигнет уровня конденсации, охлаждение его будет происходить по сухоадиабатическому закону с вертикальным температурным градиентом 1 °С на 100 м подъема. При дальнейшем подъеме выше уровня конденсации водяной пар начнет конденсироваться, образуя облака с выпадением осадков. Падение температуры воздуха от уровня конденсации и до максимальной высоты подъема (до 3 км) будет происходит по влажно-адиабатическому закону с градиентом температуры 0,5 °С на 100 м высоты.
Под влиянием динамического напора часть воздуха, достигнув вершины хребта, начнет затем опускаться к подветренному подножию хребта и нагреваться. Нагревание будет происходить по сухоадиабатическому закону с градиентом температуры 1 °С на 100 м высоты, в результате чего температура воздуха повысится у подножия хребта до 28,5 °С.
Повышение температуры сопровождается уменьшением относительной влажности воздуха. Изменения температуры и влажности воздуха при фене могут быть быстрыми и резкими: за 1-2 ч температура может повыситься на 30-40 °С. Продолжительность фена составляет от нескольких часов до 5 суток и более. Скорость ветра при фене колеблется от небольших значений до 15-20 м/с, а иногда достигает 30-40 м/с.
Фены наблюдаются во всех горных системах мира. Зимой фен может привести к снежным обвалам в горах, весной и летом - к бурному таянию снега в горах и разливу горных рек. Летом вследствие высокой сухости и температуры может губительно действовать на растительность.
Суховей - ветер при температуре выше 25 °С (часто до 35-40 °С), относительной влажности воздуха менее 30 %, большом дефиците насыщения, имеющий скорости выше 5 м/с (часто до 20 м/с), наблюдается летом в степной, лесостепной зонах европейской территории России, особенно в Прикаспийской низменности, а также в Казахстане и Средней Азии.
Суховеи образуются в результате трансформации воздушных масс, чаще всего арктического происхождения. Арктический воздух вторгается с севера по восточной пе
риферии антициклона, имея низкие температуру и абсолютную влажность. Перемещаясь над континентом в низкие широты, он сильно прогревается и становится еще более сухим. Продолжая свой путь по южной и юго-западной периферии антициклона, арктический воздух поступает в указанные выше районы уже горячим и сухим. На образование суховеев оказывают влияние также нисходящие движения воздуха в центральной части антициклона, способствующие прогреву воздуха и уменьшению его влажности.
На юго-востоке европейской части России суховеи могут наблюдаться с апреля по сентябрь, особенно часто в Прикаспийской низменности. В районе Саратов-Астрахань в этот период бывает 40-80 дней с суховеями, а в среднеазиатских пустынях - до 180 дней.
Суховей - одно из неблагоприятных для сельского хозяйства метеорологических явлений. Высокая температура, низкая влажность и значительная скорость ветра ведут к интенсивному испарению влаги из почвы, транспирации растениями и в результате - к засухе. В таких условиях растения засыхают даже при достаточном запасе влаги в почве, так как их корневая система не успевает подавать в наземную часть достаточное количество воды.
Жаркие ветры, подобные суховеям, наблюдаются в тропических и субтропических районах и имеют местные названия.
Самум - местный ветер в пустынях Аравии и Северной Африки, имеющий характер шквала с сильной песчанной; бурей, нередко с грозой.
Хамсин - сухой и жаркий ветер южных направлений на северо-востоке Африки, особенно частый в весенние меся-: цы, переносит в больших количествах пыль и песок, сильно снижающих видимость.
Сирокко - итальянское название для теплых и влажных ветров, в Аравии и Палестине и Месопотамии ветры этого типа очень сухи и несут тучи песчаной пыли.
Бора - сильный, холодный и порывистый, ветер, дующий с низких горных хребтов в сторону теплого моря. Образуется преимущественно в холодное время года, когда над холодным континентом устанавливается область высокого давления, а над теплым водоемом - область низкого давления. При этом холодный воздух начинает двигаться в сторону моря. Если на его пути встречается горный хребет, то воздух стремится перевалить через него на наименьшей высоте, поэтому он чаще всего движется через перевалы. При этом происходит сужение воздушного потока, что приводит к увеличению его скорости. Ввиду сравнительно малой высоты перевала адиабатический прогрев опускающегося воздуха при боре незначительный.
Бора с давних времен известен в районе Новороссийской бухты и на Адриатическом побережье. За год в Новороссийске наблюдается 46 дней с борой. Скорость ветра до 60 м/с, понижение температуры воздуха - на 25°С и более. Новороссийский бора затухает в море уже в нескольких километрах от берега. Продолжительность боры 1-3 суток. Бора есть и на Новой Земле в Арктике. Во Франции местное название боры - мистраль. ^
В Гренландии и особенно в Антарктиде наблюдаются стоковые ветры - это движение охлажденного воздуха под действием силы, тяжести по достаточно длинному пологому склону.
В Антарктиде высокое ледяное плато способствует образованию мощного антициклона над ледяным куполом и стоку охлажденного воздуха. Особенно сильны стоковые ветры на тех участках Антарктиды, где ледовый склон достаточно крут или где имеются ледниковые долины, совпадающие с направлением стока. К берегу скорость ветра увеличивается и вблизи побережья достигает 20 м/с, отмечались скорости 45 м/с с порывами до 90 м/с.
Шквалы - резкие кратковременные усиления ветра на ограниченных территориях. В большинстве случаев шквалы образуются при прохождении кучево-дождевых облаков местной конвекции либо холодного фронта. Скорость ветра 20 м/с и более.
В условиях большой неустойчивости атмосферной стратификации кроме грозовых шквалов могут возникать еще особые вихри с вертикальной осью. Это совсем небольшие пыльные вихри, во множестве возникающие над перегретой почвой в пустынях (но не только в пустынях), особенно на границах* где резко меняются свойства подстилающей поверхности. В пустыне Сахаре на площади 10 кв. км иногда наблюдается до 100 таких вихрей в день.
Смерч - вихрь с вертикальной осью, возникающий во время шквала или грозы и имеющий очень большую скорость вращения. Соединяя облако с землей или водой, он перемещается со значительной скоростью и обладает большой разрушительной силой. Смерч над сушей называется тромбом, в Америке его называют торнадо. Диаметр смерча над водой составляет около 100 м, над сушей - до 1000 м. Высота около 1 км. По характеру разрушений можно было установить, что скорость движения воздуха в этих вихрях 50-100 м/с, а в особо интенсивных торнадо достигает 250 м/с, причем имеется большая вертикальная составляющая скорости, равная 70-90 м/с. Внутри вихря очень низкое давление.
5. ОКЕАНИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ
Особое значение для формирования климата имеет взаимодействие между океаном и атмосферой, проявляющееся в обмене теплом, влагой, количеством движения. Океан представляет собой огромный аккумулятор солнечного тепла и влаги. Благодаря ему на Земле сглаживаются резкие колебания температуры и увлажняются отдаленные районы суши.
Океаническая циркуляция, возникающая в основном под действием циркуляции атмосферы, играет важную роль в межширотном переносе тепла. Установлено, что около половины общего адвективного переноса тепла из низких широт в высокие и из высоких широт в низкие осуществляется океаническими течениями, а остальная половина - через атмосферную циркуляцию.
Океанические течения в первую очередь оказывают влияние на температуру воздуха, ее распределение и температурную стратификацию воздушных масс. Холодные течения усиливают устойчивость атмосферы и тем самым ослабляют вертикальный обмен воздуха и водяных паров. Поэтому увеличивается повторяемость туманов, уменьшается облачность и количество осадков, что способствует поддержанию прибрежных пустынь.
Теплые течения, наоборот, способствуют развитию термической конвекции в атмосфере и, следовательно, увлажнению воздуха до значительных высот. Особенно велика неустойчивость воздуха над теплыми течениями в зимнее время, что нередко приводит к зимним грозам даже в таких северных районах, как побережье Норвегии. К теплым течениям приурочены обычно зоны повышенного количества осадков. Схема течений Мирового океана показана на рис. 2.13.
Течения в широтном направлении являются нейтральными, так как не участвуют в межширотном переносе тепла (к ним относятся северное пассатное, южное пассатное, экваториальное противотечение и др).
Течения от тропического пояса к югу или северу - теплые, а течения, направленные из высоких широт в низкие, - холодные. Например, через пролив между Флоридой и Кубой из Мексиканского залива выходит мощное теплое Флоридское течение, которое дает начало системе Гольфстрима с температурой выше 28 °С. Наибольшая ширина этого потока 120 км, глубина - 2 км, протяженность - 10 тыс. км, расход воды составляет 9-10 10 м 3 /ч. Этот поток переносит воды в 22 раза больше, чем все реки земного шара.
Пересекая Атлантический океан, Гольфстрим направляется на северо-восток и разделяется на несколько потоков. Он приносит огромное количество тепла к берегам Западной Европы, где, омывая берега Норвегии, проникает в Баренцево море до Шпицбергена, значительно утепляя западный сектор Арктики.
Большое холодное течение из Баффинова моря - Лабрадорское - направляется на юг, при встрече с Гольфстримом образуется Субполярный гидрологический фронт. Именно здесь часто зарождаются циклоны.
В южном полушарии, в зоне западного переноса, действует мощное течение западных ветров. Из высоких широт южного полушария вдоль западных берегов Южной Америки проходит холодное Перуанское течение, вдоль западных берегов Северной Америки - холодное Калифорнийское течение. Крупные океанические циркуляции существуют и в других районах Мирового океана.
Холодные течения, поступающие из высоких широт, способствуют охлаждению тропиков. Теплые течения из тропических районов отепляют высокие широты. Океанические течения, возникающие под воздействием атмосферной циркуляций, оказывают влияние на атмосферную циркуляцию.
На протяжении последних десятилетий большой практический и научный интерес у климатологов вызывает явление Эль-Ниньо, выражающееся в аномальном повышении температуры поверхностных вод Тихого океана у западных берегов Южной Америки в летние месяцы. Причина этого явления не вполне выяснена, но установлено, что усиление интенсивности Эль-Ниньо отмечается в годы ослабления пассатов и изменений других воздушных потоков.
Интенсивность Эль-Ниньо проявляется с некоторой периодичностью. Так, в 1982 г. аномалия температуры поверхности Тихого океана распространилась на огромные пространства и составила 6 С.
В годы усиления Эль-Ниньо на западном побережье Южной Америки отмечались катастрофические ливни - даже в районах, где прежде не было осадков на протяжении многих лет, как например в пустыне Атакама.
Эль-Ниньо, являясь порождением нарушений общей циркуляции атмосферы, само оказывает влияние на циклоническую деятельность на территориях глобального масштаба, вызывая аномальные погодные явления, наводнения в одних районах и засухи в других, а также образование смерчей, торнадо.
Поступление Эль-Ниньо оттесняет холодное Перуанское течение от берегов Перу и Чили, препятствует подъему глубинных холодных вод. Поступление теплых вод в этот район с пониженным содержанием кислорода оказывает губительное влияние на растительный мир и живые организмы, что отрицательно сказывается на экономике прибрежных стран, для которых рыбный промысел имеет важное значение.
Таким образом, океанические течения являются мощным климатообразующим фактором, оказывающим влияние на климат обширных районов через атмосферную циркуляцию.
6. РОЛЬ РЕЛЬЕФА В ФОРМИРОВАНИИ КЛИМАТА
Рельеф оказывает большое влияние на климат, особенно крупные формы рельефа - горы. В горной местности создается особый тип климата, носящий название горного климата.
В горах с высотой вследствие уменьшения расположенной выше массы воздуха и увеличения его прозрачности увеличивается приток солнечной радиации. Сильно возрастает доля коротковолновой радиации. Однако увеличение солнечной радиации не возмещает расход тепла в результате интенсивного эффективного излучения. По этой причине, а также под воздействием адиабатического охлаждения температура воздуха с высотой понижается. Однако при образовании в зимнее время температурных инверсий температура воздуха до некоторой высоты может увеличиваться. Возникновению таких инверсий способствуют котловины, куда скатывается холодный воздух. Так, в Верхоянске (высота 120 м) средняя температура февраля -46,8 °С, а в Семеновском Руднике, расположенном в Верхоянском хребте на высоте 1020 м, температура -30,5°С.
С высотой уменьшаются суточные и годовые амплитуды температуры воздуха. Отмечается запаздывание наступления годовых максимальных и минимальных температур по сравнению с низинами.
Абсолютная влажность с высотой уменьшается, относительная - изменяется мало.
Наименьшая облачность в горах наблюдается зимой. Это объясняется тем, что зимой уровень конденсации находится ниже, чем летом, и соответственно ниже располагаются облака, обнажая горные массивы. Количество облаков больше на наветренных склонах, а на подветренных - меньше.
Осадков в горах больше, но это увеличение происходит лишь до некоторой высоты, в зависимости от географических условий, времени года. Так, на Центральном Кавказе количество осадков увеличивается до высоты 3000 м, а затем начинает убывать. Осадков выпадает больше на склонах, обращенных в сторону влажных ветров.
В высоких горше на некоторой высоте располагается снеговая линия, выше которой снег лежит круглый год.
Высота снеговой линии зависит от географической широты, экспозиции склонов, континентальности климата. В полярных странах она располагается низко; по мере продвижения на юг снеговая линия повышается и в тропических широтах достигает высоты 4500-5000 м.
Горы оказывают большое влияние на ветер: они задерживают воздушные массы и изменяют направление их движения. Кроме того, в горной местности создаются местные ветры в виде фена, боры, горно-долинных и ледниковых ветров.
Атмосферные фронты также подвержены влиянию гор. При приближении к горному хребту фронт замедляет свое движение. Если хребет достаточно высокий, то фронт огибает его с боков. Если холодный воздух перетекает через высокий горный хребет, то на подветренной стороне устанавливается теплая сухая погода вследствие адиабатического нагревания воздуха при его опускании (эффект фена). Если же хребет невысок, то опускание холодного воздуха вызывает явление боры. Если на горный хребет надвигается теплый фронт, то он сильно деформируется и профиль его восстанавливается только на расстоянии 200-300 км от хребта.
Горные хребты оказывают большое влияние не только на климат местности, где они располагаются, но и на климат прилегающих к ним районов. Задерживая массы воздуха, особенно холодные, горные хребты могут являться границей, разделяющей области с различными климатическими условиями^ Так, под влиянием Кавказского хребта теплый климат Закавказья отличается от сурового климата Предкавказья. Даже невысокие возвышенности (например, Среднерусская, Приволжская и др.) могут оказывать влияние на климат в условиях равнинной местности.
Для горных районов характерна большая неравномерность (пятнистость) пространственного распределения климатических характеристик.
В горах имеет место высотная климатическая зональность. Эго явление заключается в том, что в горах изменение метеорологических элементов с высотой создает быстрое изменение всего комплекса климатических условий. Образуются расположенные друг над другом климатиче
ские зоны (или пояса) с соответствующими изменениями растительности. Эта смена высотных климатических зон напоминает смену климатических зон в широтном направлении, с той лишь разницей, что для изменений, которые в горизонтальном направлении происходят на протяжении тысяч километров, в горах нужно изменение высоты только на километры. При этом растительность в горах сменяется в следующем порядке: сначала идут лиственные леса (в сухих климатах они начинаются не от подножия, а с некоторой высоты), затем следуют хвойные леса и кустарники, альпийская растительность из трав и стелющихся кустарников; дальше, за снеговой линией, следует зона снега и льда.
7. КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ
На поверхности земного шара наблюдается большое разнообразие климатов. Существуют различные классификации, приводящие климаты земного шара в определенную систему и дающие границы распространения отдельных видов климата. Последнее имеет большое практическое значение, так как с климатом связана хозяйственная деятельность человека, жизнедеятельность животных и растительных организмов.
ЛАНДШАФТНО-БОТАНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КЛИМАТОВ Л.С. БЕРГА
Большое распространение получила ландшафтноботаническая классификация климатов, разработанная Л.С. Бергом. Классификация охватывает сушу. В соответствии с данной классификацией различаются климаты: вечного мороза; тундры; тайги; лиственных лесов, умеренной зоны; муссонный климат умеренных широт; степей; средиземноморский; субтропических лесов; внетропиче- ских пустынь; субтропических пустынь; саванн; влажного тропического леса.
Климат вечного мороза создается в Арктике (ледяные плато Гренландии, Земля Франца-Иосифа, часть Новой Земли, Северная Земля), в Антарктиде. Годовой радиационный баланс отрицательный. Наиболее теплой является атлантико-европейская часть Арктики. Средняя температура января на Шпицбергене -13,5 °С, средняя температура июля от 2 до 10 °С. Климат азиатского сектора Арктики отличается большей континентальностью. Средняя температура января ниже -30 °С, июля 2-8 °С. Наиболее суровые климатические условия в Гренландии. Толщина льда в центральной части острова 3400 м. Температура января - 49 °С, июля -13 °С, минимальные температуры могут опускаться до -64 °С. Климат Антарктиды более суровый, чем Арктики.
Средние температуры в июле-августе на побережье от -15 до -25 °С, во внутренних районах -50 -5- -70 °С и ниже. Летом на побережье -5 °С (в глубине -28 -35 °С). Осад
Атмосферные явления на протяжении столетий были объектом исследования из-за своей значимости и влияния на все сферы жизни. Циклон и антициклон не являются исключениями. Понятие об этих погодных феноменах дает еще в школе география. Циклоны и антициклоны после такого краткого изучения для многих остаются загадкой. и фронты являются ключевыми понятиями, которые помогут отобразить суть этих погодных явлений.
Воздушные массы
Часто бывает так, что на протяжении многих тысяч километров в горизонтальном направлении воздух имеет очень похожие свойства. Эта масса и называется воздушной.
Воздушные массы делят на холодные, теплые и местные:
Холодной масса называется, если ее температура ниже, чем температура поверхности, над которой она находится;
Теплая - это такая воздушная масса, температура которой выше, чем температура той поверхности, что находится под ней;
Местная воздушная масса по температуре ничем не отличается от находящейся под ней поверхности.
Воздушные массы формируются над различными участками Земли, что приводит к особенностям в их свойствах. Если масса образовывается над Арктикой, то, соответственно, она будет называться арктической. Конечно же, такой воздух очень холодный, он может принести густые туманы или легкую дымку. Полярный воздух своим месторождением считает умеренные широты. Его свойства могут меняться в зависимости от того, какое время года наступило. Зимой полярные массы мало чем отличаются от арктических, а вот летом такой воздух может принести очень плохую видимость.
Тропические массы, пришедшие из тропиков и субтропиков, имеют высокую температуру и повышенную запыленность. Они являются виновниками дымки, которой охвачены предметы, если смотреть на них на расстоянии. Тропические массы, сформированные на континентальной части тропического пояса, приводят к пылевым вихрям, бурям и смерчам. Экваториальный воздух очень похож на тропический, но все эти свойства более выражены.
Фронты
Если две воздушные массы, обладающие различной температурой, встречаются, образуется новое погодное явление - фронт, или поверхность раздела.
По характеру движения фронты делят на стационарные и подвижные.
Каждый существующий фронт разделяет между собой воздушные массы. Например, главный полярный фронт является воображаемым посредником между полярным и тропическим воздухом, главный арктический - между арктическим и полярным, и так далее.
Если теплая воздушная масса наползает на холодную, возникает теплый фронт. Для путешественников вход в такой фронт может предвещать либо проливной дождь, либо снег, который значительно снизит видимость. Когда же холодный воздух вклинивается под теплый, наблюдается образование холодного фронта. Корабли, попадающие в область холодного фронта, страдают от шквалов, ливней и гроз.
Бывает так, что воздушные массы не сталкиваются, а догоняют одна другую. В таких случаях образуется фронт окклюзии. Если роль догоняющей выполняет холодная масса, то называют такое явление фронтом холодной окклюзии, если же наоборот, то фронтом теплой окклюзии. Эти фронты несут ливневую погоду с сильными порывами ветра.
Циклоны
Чтобы понять, что такое антициклон, нужно понимать, Это область в атмосфере с минимальным показателем в центре. Его порождают два имеющие разную температуру. Очень благоприятные условия для их образования создаются в фронтах. В циклоне воздух движется от его краев, где давление более высокое, к центру с В центре воздух будто бы выбрасывается вверх, что дает возможность образованию восходящих потоков.
По тому, как движется воздух в циклоне, легко можно определить, в каком именно полушарии он образовался. Если его направление совпадает с движением часовой стрелки, то это определенно Южное полушарие, если же против - это
Циклоны провоцируют такие погодные явления, как скопление облачных масс, сильные осадки, ветер и перепады температуры.
Тропический циклон
От циклонов, образованных в умеренных широтах, отделяют циклоны, которые своим происхождением обязаны тропикам. Они имеют множество названий. Это и ураганы (Вест-Индия), и тайфуны (восток Азии), и просто циклоны (Индийский океан), и арканы (юг Индийского океана). Размеры таких вихрей колеблются от 100 до 300 миль, а диаметр центра - от 20 до 30 миль.
Ветер тут разгоняется до 100 км/час, и это характерно для всей области вихря, что кардинально отличает их от циклонов, образованных в умеренных широтах.
Верным признаком приближения такого циклона является рябь на воде. Причем она идет в противоположную сторону дующему ветру или ветру, который дул незадолго до этого.
Антициклон
Область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре - это и есть антициклон. Давление на его краях более низкое, что позволяет воздуху устремляться от центра к периферии. Воздух, находящийся в центре, постоянно спускается и расходится к краям антициклона. Так образуются нисходящие потоки.
Антициклон является противоположностью циклону еще и потому, что в Северном полушарии он следует за часовой стрелкой, в Южном идет против нее.
Перечитав всю вышеизложенную информацию, с уверенностью можно сказать, что такое антициклон.
Интересным свойством антициклонов умеренных широт является то, что они как бы преследуют циклоны. В таком случае малоподвижное состояние вполне характеризует антициклон. Погода, образуемая этим вихрем, малооблачная и сухая. Ветра практически не наблюдается.
Второе название этого явления - Сибирский максимум. Продолжительность его жизни - около 5 месяцев, а именно конец осени (ноябрь) - начало весны (март). Это не один антициклон, а несколько, которые очень редко уступают место циклонам. Высота ветров достигает 3 км.
Из-за географической среды (горы Азии) холодный воздух не может разойтись, что приводит к еще большему его охлаждению, температура около поверхности опускается до 60 градусов ниже нуля.
Говоря о том, что такое антициклон, можно с уверенностью сказать, что это атмосферный вихрь огромных размеров, приносящий ясную погоду без осадков.
Циклоны и антициклоны. Сходства и отличия
Для того чтобы разобраться лучше, что такое антициклон и циклон, нужно сравнить их. Определения и главные аспекты этих явлений мы выяснили. Остается открытым вопрос о том, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица покажет эту разницу более четко.
№ | Характеристика | Циклон | Антициклон |
1. | Размеры | 300-5000 км в диаметре | Может достигать 4000 км в диаметре |
2. | Скорость перемещения | От 30 до 60 км/ч | От 20 до 40 км/ч (кроме малоподвижных) |
3. | Места возникновения | Везде, кроме экватора | Над ледовым покровом и в тропиках |
4. | Причины возникновения | Из-за естественного вращения Земли (сила Колиолиса), при дефиците массы воздуха. | Из-за возникновения циклона, при избытке массы воздуха. |
5. | Давление | В центре пониженное, на краях высокое. | В центре повышенное, на краях низкое. |
6. | Направление вращения | В Южном полушарии - по часовой стрелке, в Северном - против нее. | В Южном - против часовой стрелки, в Северном - по часовой стрелке. |
7. | Погода | Пасмурная, сильный ветер, множество осадков. | Ясная или малооблачная, ветра и осадков нет. |
Таким образом, мы видим, чем отличаются циклоны и антициклоны. Таблица показывает, что это не просто противоположности, природа их возникновения совершенно разная.