Циркуляция атмосферы в низкоширотном звене

1. Пассаты

Рисунок 73 – Схема потоков воздуха в зоне пассатов.

Вследствие трения пассаты получают дополнительную составляющую, направленную к экватору. Поэтому пассаты в северном полушарии называются северо-восточными, а в южном – юго-восточными. Но это только в том области, где изобары субтропического антициклона вытянуты по широте.

Большая устойчивость направления пассатов объясняется тем, что в тропиках распределение давления день ото дня меняется мало. Но направления этих ветров подвержено некоторым изменениям.

Т.к. пассаты, перемещаясь к экватору, двигаются над океаном с менее теплой поверхности на более теплую, то в нижних слоях пассатное течение приобретает неустойчивую стратификацию. Устанавливаются большие вертикальные градиенты температуры, которые превышают в несколько раз сухоадиабатический градиент. Все это приводит к тому, что развивается сильная конвекция (скорость 2,5–4 м/с). Но она получает развитие лишь в нижнем слое – до высоты 1200–2000 м. На этих высотах в зоне пассатов располагается задерживающий слой с инверсией температуры, или (по крайней мере) изотермический слой. Эта инверсия – инверсия оседания. Она наблюдается в каждом антициклоне, задерживает развитие конвекции на сравнительно низком уровне. Облака не получают большого вертикального развития, носят название пассатных кучевых облаков. Они, в общем, сходны с кучевыми облаками хорошей погоды в умеренной зоне. Часто принимают характер слоисто-кучевых облаков. Пассатные облака не дают осадков, либо из них выпадают незначительные кратковременные и мелкокапельные осадки. Причина: отсутствие в этих облаках ледяной фазы, капли образуются только путем коагуляции⁸. Вертикальная мощность пассатов изменяется от 2–4 км на широте 20°, до верхней границы тропосферы у экватора.

Ранее (в XVII в.) предполагалось, что циркуляция воздуха в зоне пассатов простая. Механизм циркуляции носит название «ячейка Гадлея»: в приземной части движение воздуха от субтропических широт к экватору, подъем его над экватором, отток в верхних слоях к субтропическим широтам и его опускание там. При этом ветры на высотах с направлением, противоположным пассату, назвали антипассатами, а возникновение областей повышенного давления – объяснялось нисходящими токами воздуха. Исходя из этой теории, области высокого давления над тропиками должны быть непрерывными, окаймляющими земной шар между широтами 20 и 30°. В действительности на картах мы находим несколько антициклонов, которые меняют свое положение от сезона к сезону.

Согласно новым данным аэрологических наблюдений, северо-восточные ветры у земной поверхности на высотах не переходят в юго-западные (противоположные). Ученые пришли к выводу, что пояса высокого давления в классическом варианте не существует, что не пассатная циркуляция является причиной образования зон высокого давления в субтропиках, а пассаты – следствие непрерывно возникающих в этой области антициклонов.

Было установлено, что субтропические антициклоны непрерывно регенерируют. Это связано с тем, что под высотными фронтальными зонами тропосферы в средних широтах непрерывно возникают циклоны и антициклоны. Но в антициклонах барический градиент направлен от центра, а сила Кориолиса – к центру. Отклоняющая сила в антициклоне (и в циклоне) больше в той части вихря, которая ближе к полюсу. Поэтому антициклоны будут смещаться к экватору. В результате ослабления отклоняющей силы в низких широтах (25–30°) северного и южного полушарий антициклоны скапливаются, особенно над океаном, образуя субтропические максимумы, вытянутые по широте.

В настоящее время антипассатами называются западные ветры, такие же, как и в более высоких широтах на тех же уровнях.

2. Внутритропическая зона конвергенции

Пассаты разных полушарий разделены переходной зоной, где наблюдается сходимость воздушных течений.

Внутритропическая зона конвергенции – переходная зона между пассатами северного и южного полушарий или между пассатом и муссоном, или между пассатом и экваториальными западными ветрами (рисунок 74).

Она характеризуется конвергенцией скорости, ослаблением скорости ветра и сходимостью линий тока, по крайней мере, в слое трения. Конвергенция и возникновение волновых и вихревых возмущений создают во внутритропической зоне конвергенции режим переменных ветров и усиливают конвергенцию. Облака конвекции (кучевые и кучево-дождевые) имеют большое вертикальное развитие и образуют мезомасштабные облачные скопления. Этому способствует то, что во внутритропической зоне конвергенции отсутствует пассатная инверсия. Из них выпадают обильные осадки. В связи с этим наряду со штилями здесь часты шквалы, а также возникают тропические циклоны.

Ширина внутритропической зоны конвергенции различна, но в общем порядка нескольких градусов широты; над каждым океаном она может содержать несколько облачных скоплений с разрывами между ними. Над материками в отдалении от экватора внутритропическая зона конвергенции может сводиться к резкому тропическому фронту с резкими контрастами температур.

В барическом поле ей соответствует экваториальная депрессия. В течение года положение внутритропической зоны конвергенции меняется, при этом в большинстве случаев она смещается в то полушарие, где лето. Однако над Атлантическим океаном и восточной частью Тихого океана она находится весь год в северном полушарии. Ото дня ко дню внутритропическая зона конвергенции испытывает значительные смещения.

Рисунок 74 – Основные типы потоков воздуха во внутритропической зоне конвергенции.

/ – сходимость у тропического фронта вблизи экватора; // – сходимость пассатов на большем расстоянии от экватора (летний экваториальный муссон); /// – экваториальная зона западных ветров
Поскольку субтропические антициклоны – области повышенного давления с замкнутыми изобарами, то между ними наблюдается ложбина пониженного давления (пассатная ложбина), проникающая в низкие тропические широты. По ней может проходить пассатный фронт этот фронт разделяют две массы тропического воздуха с несколько различающимися свойствами (старый тропический воздух более свежий тропический воздух). Обычно пассатный фронт является продолжением полярного фронта в тропиках. Осадки в пассатной зоне выпадают, главным образом, в связи с пассатными фронтами.

жүктеу/скачать 8.34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: