Типы воздушных масс. Циклоны и антициклоны. Климаты умеренных широт Почему в умеренных широтах чаще образуются вихри

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).

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.

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

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.

В умеренных широтах, как правило, основным изменениям погоды предшествует ряд понижений давления с вклинивающимися между ними областями высокого давления. Понижение давления имеет для яхтсменов большое значение: при резком падении давления ветер обычно усиливается до штормового и даже при небольшом перепаде давлений меняет свое направление.

Области высокого давления, или антициклоны, - это области, где холодный плотный воздух опускается и становится теплее. Обычно они гораздо стабильнее, чем области низкого давления (см. с. 265), и летом несут с собой долгие периоды теплой сухой погоды. В таких областях образуются небольшие облака, обычно достаточно высоко, но облака могут быть и низкими, особенно над морем. Ветры, дующие в областях высокого давления, довольно слабы. На ход метеоэлементов высокого давления может влиять рельеф берега, если ветер дует на холмистый берег, или морские бризы, сила и направление которых меняются в течение суток (см. с. 273).

Низкое давление (циклоны)

На предыдущем рисунке было показано, как вначале возникает область низкого давления, а затем из небольшого клина в полярном фронте развивается настоящий циклон. Ясно, что погода, которую видит и ощущает наблюдатель, зависит от его положения относительно центра низкого давления. Чем ближе к центру, тем более суровой, вероятнее всего, будет погода.

Рассмотрим типичный циклон, проходящий несколько к северу от наблюдателя. Первые признаки - падение давления (которое зафиксирует барометр яхты) и появление тонкого высокого перистого облака. Чем больше скорость перистого облака и его плотность, тем ниже давление и тем более вероятно, что подует штормовой ветер. Подобные тонкие высокие облака предупреждают яхтсмена о надвигающемся шторме за 12-24 ч в зависимости от того, насколько быстро перемещается циклон.

Перистое облако постепенно становится толще и превращается в перисто-слоистое, которое закрывает небо на большой высоте. У Солнца или Луны появляется гало (светлые круги), давление падает и направление ветра меняется против часовой стрелки: так, западный ветер переменится на юго-западный или юго-юго-западный. При сильном падении давления перисто-слоистые облака становятся толще и быстро переходят в высокослоистые, но при умеренном изменении давления облака выглядят скорее, как на фотографии 3 (см.с.263).

Постепенно облако становится толще и образуются слоисто-дождевые облака.

Видимость ухудшается, основание облака опускается ниже и начинается сильный дождь. Давление продолжает падать, и ветер может отойти дальше к югу или даже перейти в юго-восточную четверть. По мере прохождения теплого фронта дождь превращается в изморось или прекращается совсем. Давление обычно стабилизируется, и ветер опять меняет свое направление ближе к западу. Яхтсмен, находящийся достаточно далеко от центра циклона, может увидеть, как облако распадается.

Холодные фронты

С приближением холодного фронта (который следует за теплыми воздушными массами) давление может начать снова падать (так как область пониженного давления -„впадина" - часто предшествует фронту) и ветер опять повернет немного к югу. Однако видимых признаков приближающегося холодного фронта будет очень мало, так как яхта все еще будет находиться в секторе теплого воздуха.

Когда холодный фронт действительно придет, он может распространяться очень быстро.

Дополнительная энергия холодного фронта изменяет направление ветра, так как холодный воздух устремляется вниз под теплый, заставляя его быстро подниматься. Это вызывает сильные ливни и сопровождается порывами ветра и шквалами. Конвекция теплого воздуха служит причиной формирования больших кучевых облаков - ливневых облаков (см. рисунок 4 на с. 262). Характерная особенность облаков холодного фронта заключается в том, что они идут в направлении, обратном по отношению к облакам теплого фронта, но распознать их достаточно сложно, так как сам фронт обычно проходит в два раза быстрее.

По мере прохождения холодного фронта направление ветра обычно меняется по часовой стрелке, часто в сторону северо-запада, и давление начинает подниматься. Облака рассеиваются, видимость быстро улучшается. Прохождение холодного фронта ближе к ночи дает картину, аналогичную показанной на рисунке 5 (см. с. 263), что подтверждает старую пословицу „Если солнце красно к вечеру - моряку бояться нечего". Высокое облако, исчезающее с наступлением ночи, почти всегда предвещает прекрасную погоду, в то время как высокие облака, появляющиеся на заре с востока, из-за чего небо становится „красно поутру", являются обычно предшественниками теплого фронта и связанного с ним понижения давления - „Если красно поутру - моряку не по нутру".

В зависимости от местонахождения яхты относительно области низкого давления возможны различные варианты изменения погоды и силы ветра. Если циклон очень активен, ветер смещается и перепад давления увеличивается. Скорость распространения области низкого давления может достигать 30 м/с. Облака будут опережать теплый фронт на 960 км, а выпадение дождей -на 160 км.

Мощный циклон может вызвать в море шторм с сильными ветрами и большими волнами. Признаки, предвещающие такую ситуацию, - это быстрое падение давления (по барометру) и приближение тонкого высокого облака. Кроме того, штормовые предупреждения передают по радио, и большинство яхт, находящихся в прибрежных водах, могут укрыться в гавани до начала шторма. Более подробно о различных видах шторма рассказано на с. 274, а о прогнозировании погоды - на с. 277. Если прогноз капитана окажется неправильным и яхту захватит шторм, вы будете вынуждены штормовать в открытом море.

Схема (см. вверху) преобладающих направлений ветров и основных океанских течений	Слева приведена более детальная схема направлений ветров и течений в Северной Атлантике	Стрелки указывают направления ветров - голубые для января, оранжевые для июля. Преобладающие направления ветров обозначены более толстыми стрелками. Темно-красные стрелки - направления основных течений

Ветры - это движение потоков воздуха под действием разности температур и давлений. Холодные тяжелые воздушные массы опускаются к поверхности земли, образуют области высокого давления, а поднимающиеся теплые легкие воздушные массы -области низкого давления. Воздушные потоки, перемещающиеся из области высокого давления в область низкого, называют ветром.

В низких широтах (между экватором и 30° с. ш. и ю. ш.) Земля получает значительно больше солнечного тепла, чем в высоких широтах (60-90° с. ш. и ю. ш.). Перепады температур усложняют движение воздушных масс, появляются области высокого и низкого давлений, которые вызывают характерные ветры по всему земному шару. Приблизительно на широтах 30° к северу и югу от экватора и над полюсами постоянно образуются огромные антициклоны, а на 60° с. ш. и ю. ш. и на экваторе - области низкого давления. Поэтому от 30° с. ш. и ю. ш. воздушные массы перемещаются к экватору, создавая пассаты. Ветры, дующие в направлении областей низкого давления, т. е. 60° с. ш. и ю. ш., называют умеренными западными. Воздушные массы, движущиеся из областей высокого давления над полюсами, - холодные и известны как полярные восточные.

Вращение Земли также влияет на направления ветров. Ветры меридиональных направлений в Северном полушарии отклоняются вправо, в Южном - влево, т. е. северные ветры дуют от северо-западной четверти, а южные - от юго-восточной четверти. В местах встречи ветров образуются подвижные границы раздела, называемые фронтами (см. с. 268).

При встрече северо-восточного и юго-восточного пассатов возникает так называемый межтропический фронт. Поскольку плавание на яхтах наиболее широко распространено в умеренных широтах, яхтсмены должны овладеть знаниями метеорологии этих широт.

Тропическая метеорология (относящаяся к межтропическому фронту) имеет свою специфику. Метеорология умеренных широт здесь не применима. Хотя формирование циклонов в районе экватора происходит аналогично, направление ветров не всегда соответствует правилам вращения, рассмотренным ранее. Решающее значение принадлежит местным ветрам - причинам частых гроз.

На рисунках показаны преобладающие направления ветров над океанами в январе и июле. В Атлантическом и Тихом океанах хорошо известны определенные районы, где зарождаются антициклоны, ярко выраженные в северных водах и менее определенные - в южных. В Атлантике эти ветры вызывают такие течения, как Гольфстрим, Канарское и Северное Пассатное. Подобную картину можно наблюдать и в северной части Тихого океана, где аналогичные ветры создают течения Куросио и Северо-Тихоокеанское. Эти течения под влиянием обтекаемых ими участков суши и вращения Земли изменяют свое направление по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой в Южном.

На рисунках приведена схема основных направлений ветров. Однако ее необходимо уточнять в зависимости от местных систем давлений, рельефа побережья и бризов, меняющих свое направление в течение суток.

Погодные системы

Выше упоминалось, что циклоны влияют на погоду. Теперь попробуем выяснить, как области высокого и низкого давлений изменяют преобладающие направления ветров. Нанесенные на карту линии равного давления (изобары) образуют концентрические фигуры вокруг центров областей высокого и низкого давлений. Воздушные массы стремятся перемещаться прямо от областей высокого к областям низкого давления. Однако из-за вращения Земли воздушные потоки движутся по касательной к изобарам. В Северном полушарии ветры отклоняются против часовой стрелки относительно области низкого давления и по часовой стрелке относительно области высокого давления. В Южном полушарии движение происходит в обратном порядке.

Существует простое правило определения положения областей высокого и низкого давлений. Если встать спиной к ветру в Северном полушарии, область низкого давления будет слева, а область высокого справа, и наоборот - в Южном полушарии.

Однако это правило справедливо на высоте 7 км над поверхностью земли для ветра, который называют градиентным. Вблизи поверхности направление и скорость ветра, интересующего яхтсмена, искажаются. Здесь направление ветра отклоняется внутрь - к центру циклона, а при антициклоне - наружу - от его центра. Угол отклонения зависит от рельефа поверхности. Над морем он равен приблизительно 15°, а над землей - 30°. Кроме того, возможны порывы ветра со скоростью и- направлением, которые характерны для высоты 7 км.

Местные ветры

Яхтсмен должен знать не только преобладающие направления ветров, но и, что особенно важно для тех, кто ходит на швертботах, - направления местных ветров. Местные ветры также возникают в результате разницы температур. Воздушные массы нагреваются непосредственно от поверхности, над которой они движутся, а не от солнца, как нередко считают яхтсмены. В зависимости от скорости и времени нагрева различных поверхностей температуры воздушных масс над ними также будут различными, а это, в свою очередь, определяет направление ветра.

Самые распространенные местные ветры - это морские бризы. Утреннее солнце нагревает землю, а земля отдает тепло воздуху. Над морем воздушные массы холоднее, так как вода, поглощая солнечные лучи, нагревается не так быстро, как суша. Когда теплые воздушные массы поднимаются над сушей, на их место устремляются потоки более холодного воздуха с моря. Этот ветер называют морским бризом. В жаркий летний день морской бриз может дуть на много миль вглубь территории (до середины дня). Ранним утром можно стать свидетелем штиля, а позже начинает дуть бриз - ветер в сторону берега.

Ночью происходит обратное. С какой скоростью суша нагревается в течение дня, с такой же она отдает тепло ночью. Обычно температура поверхности Земли опускается ниже, чем температура моря, и это приводит к легкому ночному (береговому) бризу - ветру с суши, вызванному тем, что воздушные массы над сушей, охлаждаясь, опускаются и перемещаются в сторону моря. Если на побережье есть холмы или горы, холодный воздух устремляется вниз под действием гравитации, вызывая сильный ветер, дующий вниз по склону, который называют нисходящим. Иногда скорость этого ветра такова, что его энергии хватает на несколько миль от берега. Чаще всего нисходящий ветер задувает ночью одновременно с легким береговым бризом.

На внутренних водных путях - озерах или реках - действуют те же принципы возникновения и движения ветров. Воздух над сушей нагревается, поднимается вверх, давая возможность более холодному воздуху над водой двигаться от реки. При плавании на швертботе можно добиться неплохих результатов, учитывая направления этих легких ветров.

Начинающий яхтсмен сразу заметит, что препятствия на берегу влияют на скорость ветра. Очевидно, ошвартованное большое судно создает мертвую зону с подветренной стороны. Причалы, эллинги для хранения лодок и склады также ограничивают движение воздуха. Деревья вдоль линии берега могут уменьшить скорость ветра почти наполовину. Следовательно, надо идти или близко к деревьям, где ветер дует сквозь них, или как можно дальше от деревьев, чтобы они не влияли на скорость ветра.

Необходимо всегда помнить, что скорость ветра на суше и на море различна. Она существенно уменьшается при контакте с поверхностью земли, и в яхт-клубе или на якорной стоянке сильный ветер часто может показаться легким бризом. Однако при помощи шкалы Бофорта можно правильно определить скорость ветра даже на суше. И, конечно, приблизительно оценить реальную силу ветра в море поможет накопленный опыт.

Массы теплого воздуха поднимаются над землей и на их место устремляется более холодный воздух с моря. Этот ветер в сторону берега известен как дневной (морской) бриз	Холодный воздух с гор опускается вдоль склона и вытесняет теплый воздух, поднимающийся над морем. Его называют ночным (береговым) бризом (в некоторых районах - бора)	На реке или озере поднимающийся над берегом теплый воздух вытесняется холодным воздухом с поверхности воды. Эти местные ветры могут использовать те, кто плавает на швертботах

Западные ветры умеренных широт — это ветры, возникающие за счёт разного давления в атмосфере. Преимущественно они формируются на границе между сушей и океанами, морями. Из названия можно определить области, где могут они дуть — в южных широт и северных.

Где могут образоваться

Западные ветры умеренных широт — это движения воздушных масс, имеющие полосу действия в пределах от 35 градусов северной до 65 градусов южной широты. Эти границы находятся между субтропическим хребтом и заканчиваются полярным фронтом. Ветры образуют массированные циклоны и завихрения, накрывающие целые континенты.

Западные ветры умеренных широт — это источники внетропических циклонов, которые глушат встречающиеся с ними тропические ветра. Но последние снова усиливаются за счет вихревой формы западных ветров и становятся ещё более разрушительными. В зависимости от сезонов меняется и сила ветров.

В зимний период скорость циклонов значительно возрастает. Западные ветры умеренных широт — это господствующие двигающиеся воздушные массы Южного полушария. Это происходит за счет огромного пространства, покрытого водной толщей. Проходя через территорию суши, ветры теряют свою силу.

Климат планеты

Западные ветры умеренных широт Южного полушария влияют на климат всей Земли. От силы движения воздушных масс зависит, сколько будет смещено тепла или влажности за счет разности давлений над сушей и морем, океаном. Летний период менее ветреный благодаря снижению разности давлений над полюсами.

Западные ветры умеренных широт Южного полушария влияют на климат не только окружающего воздуха. От силы ветров зависит направление океанических течений, густота растительности и населенность животного мира на суше и в воде. Меняются направления теплых и

Западные ветры умеренных широт никогда не стихают. В зоне их действия повышенная активность циклонов, но в экваториальной части планеты они все же не господствуют. Здесь берут вверх субтропические циклоны.

Времена года

Западные ветры умеренных широт Южного полушария дуют весь год в северной полосе от 60 градусов южной широты. Зафиксирована их средняя скорость ветра, находящаяся в пределах от 7 до 13 м/с. Часто эти ветры внезапно усиливаются и становятся причиной разрушительных ураганов. Именно в зимний период в субтропиках небезопасно. Наблюдается огромное количество тайфунов, цунами.

Западные ветры умеренных широт приносят влагу на побережья и вместе с тем забирают значительную часть тепла с суши. Когда воздух движется от берега в океан с большой силой, начинают формироваться циклические завихрения на многие километры. На снимках из космоса можно наблюдать белые облака, закрученные по спирали над Тихим океаном, морями, Атлантикой. Существуют иные названия западных ветров согласно широте расположения: воющие пятидесятые ветры и ревущие сороковые.

Как происходит формирование циклонов

Преобладают воздушные порывы в стратосфере, также перепады давления образуются в тропосфере. Причем области с высоким давлением всегда принадлежат Там давление воздушных масс намного выше и оно практически не спадает.

Вследствие образования неравномерностей воздуха начинают формироваться западные ветры умеренных широт. Причины возникновения связаны с теплом, получаемым от солнца. Сами же циклоны, которые видны из космоса как закрученные облака, появляются за счет физических явлений от вращения планеты.

Установлена закономерность, западные ветры стараются сместиться к восточному полушарию, что способствует формированию воздушного потока, идущего с запада на восток. Неравномерные полосы циклонов смещаются в зависимости от времени года.

Наименования потоков воздушных масс

Каждое движение воздушной массы получило свое название:

• Ветры, движущиеся с севера на восток, называется пассатами.
• Движение масс в более высоких слоях с юга на запад именуют антипассатами или западными ветрами.

Западные ветры называют еще "вестрелиз" или "пояс западных ветров", часто можно услышать иное наименование - "бравые весты". Чем выше слои воздушных масс, тем более сильные порывы возникают, и тем они более постоянные. Область действия ветров пропорционально расширяется с подъемом.

Исследования ветров пригодились мореплавателям. Следуя законам движения ветров, при помощи парусника получается преодолеть огромные расстояния Тихого океана. Название «пассат» произошло от голландского языка и в переводе на русский означает «постоянный». В Средние века моряки приноровились ловить постоянные ветры и существовали целые морские пути. Одно из таких путешествий на парусе приобрело популярность: из Европы прямиком в Новый Свет.

Попадая на сушу, приносят дожди, шквалы воды выпадают за небольшой промежуток времени. Всем известны внезапные проливные тропические дожди. Они и есть проявления пассатов.

Южные и Северные пассаты разделяются друг от друга полосой внутритропической зоны. Встречное взаимодействие циклонов исключено за счет вращения планеты. Вместе с тем и обеспечивается постоянство пассатов. Ведь они не прекращаются весь год, сменяется только сила ветра.

Природные закономерности

Пассаты способны усиливаться благодаря вертикальному движению воздушных масс. Перепады температуры на поверхности способствуют быстрому опусканию тяжелого воздуха из верхних слоев атмосферы. За счет него и происходит смешивание горизонтальных порывов с подходящими порывами. Нарастание внезапное и приводит к ускорению ветра вдоль водяной поверхности. Порыв бывает настолько сильным, что подходит к суше в виде тайфуна за несколько часов.

Часто стихийные бедствия на тропических островах застают врасплох отдыхающих. Предсказать развитие сильных пассатов крайне сложно. Нарастание скорости ветра происходит по законам Кориолиса или, проще говоря, по окружности совмещаются потоки воздуха. Где и в какой момент произойдет очередное изменение давления, могут сказать лишь ученые, наблюдающие события непосредственно в области формирования катаклизма.

Разновидности воздушных потоков

Пассаты над океанами характеризуются обильными осадками с выпадением дождя. Влагу ветры вбирают с поверхности воды. Существуют и аналогичные движения воздушных масс над пустынями. Они никогда не приносят «благую весть» для её обитателей. Там никогда не идет дождь, ни капли влаги не выпадает на раскаленную землю.

Эти ветры также называют пассатами, только не морскими, а пустынными. Они сухие за счет своеобразного движения воздуха. Слои в этих районах из нижних слоев не могут подняться выше, выпуская всю влагу на побережье. В сторону суши продолжает движение сухой тропический воздух, который дует без остановки в течение всего года.

Основную площадь внетропических широт занимают умеренные пояса. Именно в них протекают атмосферные процессы, играющие ведущую роль в циркуляции атмосферы, формировании погоды и климата этих и сопредельных широт. Умеренные широты характеризуются западным переносом воздуха во всей толще атмосферы, обусловленным термическими и динамическими причинами. Исключение составляют восточные окраины материков, где развит муссонный перенос воздушных масс.

В нижней тропосфере основу западного переноса составляют западные ветры внешних полярных периферий субтропических океанических барических максимумов. Последние являются как бы «ветроразделами» Земли, от которых ветры оттекают и к экватору (пассаты), и к умеренным широтам. Западные ветры лучше выражены и наиболее устойчивы в южном полушарии. Там, южнее субтропического пояса высокого давления, ярко выраженного зимой, но сохраняющегося в виде почти непрерывной полосы даже летом, находится постоянный пояс пониженного давления вокруг Антарктиды. В северном полушарии существенная неоднородность подстилающей поверхности (материки и океаны), значительные сезонные контрасты всех метеорологических характеристик и быстрая их изменчивость в

меридиональном направлении приводят к большой неустойчивости атмосферных процессов. Поэтому западные ветры здесь в чистом виде присущи океанам и западным половинам материков и выявляются лишь из статистического анализа многолетних данных.

Циклоны и антициклоны. Характерной особенностью умеренных широт является разнообразие воздушных масс: арктических (антарктических), полярных (они господствующие), тропических, как морских, так и континентальных, смещающихся с запада на восток и трансформирующихся при этом. Между различными воздушными массами постоянно возникают и также меняют свое положение атмосферные фронты, на которых образуются неустойчивые волны, дающие начало циклонам и антициклонам умеренных широт – крупномасштабным атмосферным вихрям с разными системами ветров, осложняющими западный перенос воздуха. Их постоянное возникновение, развитие, перемещение в восточном направлении и разрушение – основная особенность атмосферной циркуляции умеренных и сопредельных широт, которую называют циклонической деятельностью.

Рис. 65. Схема развития фронтального циклона (по С. П. Хромову)

Циклоны умеренных широт – огромные плоские восходящие воздушные вихри с системой ветров, дующих в северном полушарии против часовой стрелки, а в южном – по часовой стрелке и сходящихся к их центру. У земной поверхности они характеризуются пониженным давлением.

Циклоны – плоские вихри: их горизонтальные размеры достигают 1000 – 3000 км (в диаметре), тогда как вертикальные – от 2 до 10 км. Давление в циклонах колеблется от 1000 до 950 мб, ветры могут достигать скорости 25 м/с и более.

В своем развитии циклоны проходят несколько стадий – от зарождения до заполнения. Своим образованием циклоны обязаны волновым возмущениям атмосферы на фронтах в условиях вращающейся Земли, вследствие чего заметную роль в этом процессе играет сила Кориолиса. На поверхности раздела разных по температуре воздушных масс теплый воздух начинает внедряться в область холодного воздуха и отклоняться от субширотного направления в высокие широты. Нарушение равновесия вынуждает холодных воздух в тыловой части волны внедряться в низкие широты. Развивается циклоническое движение воздуха, и возникает циклонический изгиб фронта – огромная волна, которая начинает двигаться с запада на восток (рис. 65).

Различные значения барической ступени в холодном и теплом воздухе обусловливают уже на начальной стадии развития циклона низкое давление в его теплой части, из-за чего теплый воздух начинает подниматься и скользить по фронтальной поверхности в передней части волны. Такова первая стадия развития циклона – стадия волны.

Если длина вновь возникшей волны 1000 км и больше, то она оказывается неустойчивой в пространстве и продолжает свое развитие; при этом циклон смещается на восток со скоростью до 100 км в сутки. Давление продолжает понижаться, ветры – усиливаться, а амплитуда волны – увеличиваться, причем понижение давления распространяется вверх до высоты 5–6 км. Наступает вторая стадия – молодого циклона, при которой он обычно оконтуривается на приземных картах давления несколькими изобарами.

При продвижении теплого воздуха в высокие широты формируется теплый фронт, при перемещении холодного воздуха в сторону тропиков – холодный фронт. Оба эти фронта сопрягаются в центре циклона и являются частями единого целого, подчеркивая волновое возмущение атмосферы. На космических снимках фронты в циклонах выражены в виде сплошной широкой полосы облачности в зоне теплого фронта в передней части циклона и в центре и более узкой полосы в зоне холодного фронта в тыловой части циклона.

В молодом циклоне выделяются различные части: передний край перед теплым фронтом, теплый сектор между двумя фронтами, тыловая часть – за холодным фронтом (рис. 66). На главных полярных фронтах теплый сектор образуется из тропического воздуха, а остальная часть циклона – из полярного воздуха. На арктическом (антарктическом) фронте теплый сектор циклона образуется из полярного воздуха, а остальная часть циклона – из арктического (антарктического) воздуха.

Холодный фронт всегда движется быстрее теплого, поэтому теплый сектор циклона постепенно сокращается. Когда холодный фронт догоняет теплый и смыкается с ним, образуется фронт окклюзии. При этом теплый воздух вытесняется вверх и закручивается в виде спирали против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой – в южном. Циклон достигает третьей стадии своего развития – окклюдирования. При этом давление в циклоне падает до 980 – 960 гПа, замкнутая циркуляция распространяется до высот более 5 км, диаметр достигает 1,5 – 2 тыс. км.

Затем наступает четвертая (заключительная) стадия развития циклона – его заполнение. Фронт окклюзии постепенно размывается, теплый воздух окончательно оттесняется вверх и при этом адиабатически охлаждается. Облачные системы заполняющихся циклонов приобретают вид закрученных спиралей. Температурные контрасты в циклоне исчезают, он становится холодным по всей своей площади и объему, замедляет движение и окончательно заполняется. Вся жизнь циклона от зарождения до заполнения длится 5–7 дней.

Рис. 66. Циклон умеренных широт в плане и его профили. Названия облаков указаны в таблице 2

С циклонами связаны пасмурная погода, прохладная летом и теплая зимой, и осадки.

С развитием циклонической деятельности связано также возникновение и развитие фронтальных антициклонов. Антициклоны – это нисходящие атмосферные вихри, соизмеримые по размерам с циклонами, с приземной областью высокого давления, с антициклонической системой ветров от центра к периферии по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой – в южном. Возникновение и развитие антициклонов тесно связано с развитием циклонов – это единый процесс эволюции фронтальной зоны. Иными словами, циклоны и антициклоны – парагенетические (т. е. тесно связанные между собой) образования.

Антициклоны образуются в тылу холодного фронта молодого циклона в холодном воздухе и тоже проходят ряд стадий. Сначала возникает молодой низкий холодный антициклон, очень подвижный, смещающийся вслед за циклоном. Потом наступает стадия максимального развития: при этом антициклон становится высоким и малоподвижным. В нем образуется слой инверсии, выше которого воздух довольно теплый за счет адиабатического нагревания при опускании, а внизу холоднее из-за эффективного излучения, особенно зимой над сушей. В этой стадии антициклон называют блокирующим, поскольку он препятствует западному переносу воздушных масс вплоть до больших высот. Наконец, наступает заключительная стадия разрушения, когда опускание воздуха прекращается. Хотя антициклоны образуются во фронтальных зонах, фронт через них не проходит, а окаймляет их с трех сторон. С антициклонами связаны безоблачная сухая погода, жаркая летом, морозная зимой.

Рис. 67. Серия циклонов на климатическом фронте, находящихся на разных стадиях развития. 1–4 – стадии развития циклонов

Циклоны и антициклоны возникают над зонами контрастов температур и давлений. Поэтому на земном шаре внетропическая циклоническая деятельность осуществляется преимущественно на главных арктическом (антарктическом) и полярных фронтах, а наиболее активными местами циклогенеза являются зоны встреч воздуха над холодными и теплыми океаническими течениями. В северном полушарии это зоны конвергенции течений Лабрадорского и Гольфстрима, Курильского и Куросио. В южном полушарии основным местом циклогенеза являются «ревущие» (40 – 50°) широты, где встречаются теплые и холодные воздушные массы, особенно там, где в течение Западных ветров вливаются теплые течения вдоль западных окраин океанов.

Вместе с тем зимой, когда контрасты температур и других свойств различных воздушных масс максимальны, циклоническая деятельность проявляется и в других местах. В частности, активный циклогенез происходит в это время над Северным, Средиземным и Черным морями, на внутримассовом полярном фронте между теплым морским и холодным континентальным полярным воздухом.

Циклоны и антициклоны возникают на климатических фронтах один за другим, т. е. последовательно во времени. Наиболее типичной является картина, когда на арктическом или полярном фронте последовательно расположены серии разновозрастных циклонических вихрей, находящихся на разных стадиях своего развития – от самых молодых на западных краях фронтов до заполняющихся на восточных (рис. 67). Так же последовательно возникают антициклоны.

И циклоны, и антициклоны (точнее, их центры) перемещаются в умеренных широтах в направлении общего переноса воздуха с запада на восток, т. е. под перемещением циклонов и антициклонов подразумевается движение их как единой системы (при этом ветры в разных частях этих вихрей могут иметь различное направление). Однако при движении на восток циклоны уклоняются к высоким широтам, а антициклоны – в сторону тропиков.

Поступательное движение циклонов в северном полушарии на северо-восток (см. рис. 67) обусловлено отчасти тем, что ветры в них, дующие против часовой стрелки, на южных перифериях усиливаются западным переносом и как бы оттесняют циклоны к северу (рис. 68, а). В южном полушарии циклоны смещаются к юго-востоку. Существует также мнение, что отклонению циклонов к высоким широтам способствует вторжение теплого воздуха в теплые сектора соответственно с юга в северном полушарии и с севера в южном.

Развиваясь и перемещаясь, циклоны в конце концов достигают заключительных стадий, нагоняют друг друга и становятся малоподвижными. Циклоны при этом образуют одну общую глубокую обширную область низкого давления в субарктических широтах, которую называют центральным циклоном. В северном полушарии они образуются на севере Атлантического и Тихого океанов, где на климатических картах отмечаются такие центры действия атмосферы, как Исландский и Алеутский минимумы. Активная циклоническая деятельность зимой в умеренных широтах и на арктическом фронте в районе Баренцева и Карского морей формирует там глубокую барическую ложбину, протягивающуюся от Исландского минимума. Вторая аналогичная ложбина простирается от него до моря Баффина. Оси ложбин совпадают с теплыми течениями.

Циклоны, возникающие на внутримассовом полярном фронте между атлантическим морским и континентальным полярным воздухом, смещаются через Центральную Европу на Восточно-Европейскую равнину и далее – на север Западной Сибири. Путь зимних циклонов Средиземноморской ветви полярного фронта лежит через Балканский полуостров, Украину, центральные районы европейской России и далее на северо-восток. С этими циклонами зимой связаны оттепели и выпадение большого количества осадков. На степень проявления циклогенеза отчасти влияют и орографические особенности материков: так, в Северной Америке некоторой преградой на пути северотихоокеанских циклонов к востоку служат Кордильеры.

В южном полушарии циклоны образуют пояс низкого давления вокруг Антарктиды с цепочкой обособленных внутри него барических минимумов.

Таким образом, барические минимумы субполярных широт, особенно хорошо выраженные зимой над океанами и совпадающие с районами положительных температурных аномалий, формируются и поддерживаются приходящими сюда циклонами.

Отклонение антициклонов из умеренных широт к тропикам можно объяснить тем, что ветры в них, дующие по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном, усиливаются западным переносом на их полярных окраинах, что придает движению антициклонов меридиальную составляющую (см. рис. 68, б). В северном полушарии антициклоны смещаются к юго-востоку, в южном – к северо-востоку. Замыкающие антициклоны, вторгаясь из умеренных широт в субтропические, постоянно регенерируют и поддерживают там области повышенного давления – океанические субтропические барические максимумы: Северо-Атлантический, Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский. Таким образом, все центры действия атмосферы – постоянные и сезонные барические минимумы и максимумы имеют комплексное – и термическое, и динамическое происхождение.

Благодаря меридиональной составляющей фронтальные циклоны и антициклоны участвуют в междуширотном обмене воздуха от субтропиков до субполярных широт. В этом обмене немаловажную роль играют и ветры внутри циклонов и антициклонов. По тыловой западной периферии антициклонов и передней восточной периферии циклонов они переносят теплые массы воздуха от низких широт в сторону полюсов. По тыловой западной периферии циклонов и передней восточной периферии антициклонов холодные массы воздуха вторгаются вплоть до тропиков.

Так сами циклоны и антициклоны, наряду с ветрами по их периферии, осуществляют обмен воздушными массами в меридиональном направлении. Но зональная составляющая все же преобладает, что выражается в перемещении циклонов и антициклонов в умеренных и сопредельных широтах с запада на восток.

Иная – муссонная – циркуляция возникает во внетропических (прежде всего в умеренных и субтропических) широтах на восточных побережьях материков. Здесь четко выражено резкое изменение преобладающего направления ветров зимой и летом на противоположное, что связано с различным сезонным нагреванием суши и океана и перестройкой вслед за температурой давления и изменения положения центров действия атмосферы в этих широтах. Подобные ветры называются муссонами внетропических широт (см. рис. 64). Рассмотрим их на примере северного полушария. Летом циркуляция здесь определяется субтропическими океаническими максимумами, смещающимися к северу, и барическими минимумами над континентами. По западным перифериям Северо-Атлантического и Северо-Тихоокеанского максимумов относительно теплые морские тропические и полярные воздушные массы перемещаются с юга и юго-востока на нагретые континенты – Азию и Северную Америку. Это перемещение осуществляется в виде серий циклонов, зарождающихся на контакте морского и континентального воздуха и следующих по направлению воздушных потоков к северу и северо-западу. С циклонами на континенты приходят массы морского тропического или полярного (в зависимости от широты места) воздуха, насыщенного влагой, которая изливается в виде обильных муссонных дождей, особенно на восточных склонах гор и их предгорьях.

Зимой в этих районах циркуляция воздушных масс определяется сезонными континентальными Канадским и Азиатским максимумами и ярко выраженными Исландским и Алеутским минимумами над океанами. Устойчивые северо-западные ветры приносят с материков на их восточные побережья сухой и холодный континентальный полярный воздух, снижая температуру зимой нередко до отрицательных

значений даже на Великой Китайской равнине. Китайские метеорологи установили, что между зонами экваториально-тропических муссонов (с повторяемостью более 60%) и вне-тропических муссонов (с повторяемостью менее 40%) существует узкая полоса без муссонов. Это свидетельствует о различной природе этих муссонных полей.

В Северной Америке на восточных побережьях внетропических широт муссонная циркуляция ослаблена и муссонность климата почти не выражена.

Своеобразна атмосферная циркуляция в высоких широтах. Здесь проявляется ее термическая составляющая, которая выражается в преобладании ветров восточных направлений. Особенно хорошо выражены юго-восточные ветры по окраинам Антарктиды; там они усиливаются стоковым эффектом (стеканием холодного воздуха вниз с высокого ледникового щита) и устойчиво дуют со скоростью до 20 м/с. В северном полушарии устойчивые северо-восточные ветры отмечаются лишь по южной окраине Гренландии, где они дуют из Гренландского максимума в Исландский минимум. В высоких широтах Азии и Северной Америки в циркуляции атмосферы отмечена муссонная тенденция (повторяемость ветров – менее 40%). Зимой там дуют холодные и сухие южные ветры из Азиатского и Канадского максимумов. Летом направление ветров меняется на обратное – они дуют с холодного Северного Ледовитого океана на прогретую сушу в направлении термических депрессий над Сибирью и Северной Канадой. Однако эти ветры не дают муссонного климатического эффекта, в частности обилия и сезонности в количестве осадков.

Внетропические муссоны занимают важное место в системе обшей циркуляции атмосферы и в районах их устойчивого развития оказывают большое влияние на климат.