Чем различаются воздушные массы образующиеся над сушей и океаном 7 класс: Чем различаются воздушные массы, образующиеся над сушей и океаном?

Блисс, Памела. Введение в погоду (National Geographic, 2004). Рупп, Ребекка. Погода! (Storey Kids, 2003 г.). Понимание погоды (Всемирная библиотека альманаха, 2002 г.). Уоттс, Алан. Мгновенное прогнозирование погоды , 2-е изд. (Adlard Coles Nautical, 2004). Уиллс, Сьюзен, и Уиллс, Стивен. Метеорология: предсказание погоды (Oliver Press, 2004).

Формирование ветра | маноа.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth

Атмосфера Земли

Атмосфера Земли представляет собой слой газов, из которых состоит воздух, и он находится в постоянном движении. Атмосфера, как правило, наиболее плотная, когда она находится близко к земле, и ее плотность уменьшается с увеличением высоты. Градиенты в земной атмосфере создают области с различной температурой и влажностью, известные как воздушные массы. Воздушная масса — это любой объем воздуха, который движется вокруг Земли и может сильно различаться по размеру.Воздушная масса может быть достаточно большой, чтобы покрыть весь континент, в то время как небольшая воздушная масса может покрыть только одно здание. Воздушная масса может быть описана такими свойствами, как ее плотность, температура, давление и движение. Ветры — это потоки воздуха, движущиеся по земной поверхности и развивающиеся, когда две соседние воздушные массы имеют разную плотность. Движение воздушных масс над земной поверхностью помогает создавать ветер, а также помогает перемещать воздушные массы, которые предсказывают нашу погоду. Ветер помогает формировать атмосферу и влияет на погодные условия от верхних слоев атмосферы до поверхности океана.

Атмосферное давление и плотность

Воздух имеет вес и притягивается к поверхности земли под действием силы тяжести. Вес воздушной массы давит на поверхность земли, создавая давление. Давление — это сила, действующая на площадь, и локальные градиенты давления могут влиять на погоду. Атмосферное давление — сила воздушной массы на поверхности земли. Напомним, что когда две разные воздушные массы имеют разную плотность, возникают ветровые потоки. Плотность атмосферного давления управляет нашими ветровыми потоками, и более плотный воздух создает большее давление, чем менее плотный воздух. Различия в этих градиентах давления можно визуализировать с помощью спутников и использовать для прогнозирования погоды. Буква «H» на картах погоды обозначает регионы, находящиеся под воздействием воздушных масс с относительно высоким атмосферным давлением (рис. 3.2). Буква «L» обозначает области, находящиеся под воздушными массами с относительно низким атмосферным давлением по сравнению с областями высокого давления вокруг него.

Два фактора влияют на плотность воздуха и, следовательно, на атмосферное давление: температура воздуха и количество водяного пара в воздухе.Теплый воздух менее плотный, чем холодный. Водяной пар — вода, перешедшая в газообразное состояние, — уменьшает плотность воздушной массы. Это связано с тем, что водяной пар менее плотный, чем другие распространенные газы в воздухе. При одинаковой температуре сухой воздух действует с большей силой, чем влажный. Поэтому сухие, плотные воздушные массы создают области высокого давления; влажные, менее плотные воздушные массы создают области низкого давления. Образование дождя, снега и росы удаляет водяной пар из воздушной массы, оставляя более сухой и менее плотный воздух.

Движение ветра

Различия в атмосферном давлении могут привести к перемещению воздушных масс из одного места в другое. Воздушные массы имеют тенденцию течь из областей с высоким атмосферным давлением в области с низким атмосферным давлением. Таким образом, ветры дуют из областей высокого давления; ветер дует в сторону областей с низким давлением.

Воздушные массы также движутся вертикально. Плотные холодные воздушные массы опускаются вниз и выталкивают менее плотные теплые воздушные массы вверх. Движения, вызванные разницей температур, производят 90 223 конвекционных потоков 90 224 (рис.3.3). По мере подъема теплый воздух становится менее плотным, растекается и охлаждается.

Испарение, конденсация и осадки

Испарение — это физическое превращение жидкости в газ. Жидкая вода может испаряться в водяной пар в атмосфере. Водяной пар является газообразной фазой воды и невидим. Вода может испаряться из океана, озер, почвы, растений и даже животных. Жидкая вода также может превращаться в водяной пар при нагревании до точки кипения (рис.3.4). Кипячение кастрюли с водой на плите является примером превращения жидкой воды в газообразный водяной пар.

Поднимаются теплые влажные воздушные массы. Воздушные массы охлаждаются при движении вверх. Когда влажные воздушные массы начинают остывать, водяной пар начинает конденсироваться. Конденсация — это физическое превращение газа в жидкость. Водяной пар может конденсироваться, образуя небольшие капли воды, видимые в виде облаков в атмосфере Земли.

В облаке существует баланс между водяным паром, конденсирующимся с образованием жидких капель воды, и жидкими каплями воды, испаряющимися с образованием водяного пара. Этот процесс можно увидеть в изменении формы облаков. Если конденсация превышает испарение, то, как правило, выпадают осадки. Осадки — это выпадение воды в любой форме из атмосферы на поверхность земли. Примеры осадков включают дождь, снег, мокрый снег и град.

Температура воздушной массы определяет, сколько водяного пара может удерживать воздух. Влажность является мерой количества водяного пара в воздухе и выражается в процентах от максимального количества водяного пара, которое воздух может нести при определенной температуре.При 100-процентной влажности воздух достигает своей вместимости водяного пара и больше не может нести. Молекулы водяного пара слипаются, когда влажность достигает 100 процентов, и образуется жидкая вода. Мы часто видим, что это происходит в виде дождя или осадков.

Горы могут заставить приближающиеся воздушные массы подняться на большую высоту. По мере увеличения высоты воздушной массы воздух расширяется, потому что атмосферное давление ниже на больших высотах. При этом объем воздушной массы увеличивается, а плотность уменьшается.При этом температура воздушной массы снижается, вызывая конденсацию водяного пара в воздушной массе и образование облаков, а нередко и осадков. Орографические осадки — это выпадение воды на стороне горного хребта, обращенной в сторону сближения воздушных масс (рис. 3.5 А). Эта горная поверхность находится с подветренной или наветренной стороны и часто покрыта зеленью. Это явление захватывает осадки на одной стороне горного хребта, оставляя другую сторону горы сухой.Дождевая тень — это сухая область, которая формируется на подветренной или подветренной стороне горы (рис. 3.5 Б). Пустыни Мохаве и Большой Бассейн на юго-западе Соединенных Штатов расположены в большой тени дождя, отбрасываемой горным хребтом Сьерра-Невада.

Неравномерный нагрев: влияние Солнца на глобальные ветры

На характер ветра влияют два основных фактора: 1) распределение тепла между экватором Земли и полюсами и 2) постоянное вращение планеты. Солнце является основным источником энергии Земли. Однако энергия солнечного света распределяется по земной поверхности неравномерно. Солнечные лучи наиболее прямые на экваторе, а это означает, что океан и воздух вблизи экватора получают больше всего солнечной энергии. Солнечные лучи гораздо менее прямые в более высоких широтах вдали от экватора, например, в полярных районах (рис. 3.6).

За год на экваториальные районы попадает примерно в 60 раз больше солнечного света, чем на полярные.Это связано с наклоном Земли вокруг своей оси (23,4° от вертикали; рис. 3.6). Северный и южный полюсы имеют солнечный свет только в летние месяцы. Даже летом свет распространяется на более широкую область на полюсах, чем на экваторе, что снижает интенсивность света и тепла. Следовательно, горячие экваториальные воздушные массы, часто влажные, менее плотны, чем холодные полярные воздушные массы, часто сухие.

На полюсах воздушные массы опускаются, становясь холоднее и плотнее. Эти опускающиеся воздушные массы отталкивают или вытесняют другие воздушные массы, когда они движутся вдоль земли по направлению к экватору (рис. 3.7). Полярный воздух становится теплее по мере удаления от полюсов. Воздушные массы на экваторе движутся противоположным образом. На экваторе поднимается горячий, влажный и менее плотный воздух. На больших высотах этот воздух постепенно охлаждается, образуя осадки, и высыхает по мере удаления от экватора к полюсам. Опускание полярного воздуха и подъем экваториального воздуха формируют крупномасштабную глобальную циркуляцию и объясняют, почему ветры обычно распространяются с севера на юг в Северном полушарии (рис.3.7). Неравномерный нагрев земли влияет на давление и плотность и способствует формированию ветрового потока.

Влияние вращения Земли на глобальные ветры

Земля постоянно вращается вокруг своей оси против часовой стрелки с запада на восток. Земля имеет большую окружность на экваторе, чем вблизи полюсов, поэтому за один оборот точка на экваторе пройдет большее расстояние, чем точка вблизи полюсов, за то же время. Это означает, что земля и вода вблизи полюсов движутся с запада на восток со скоростью несколько километров в час, а земля и вода на экваторе движутся в том же направлении со скоростью более двух тысяч километров в час.

Атмосфера, окружающая землю, вращается с той же скоростью, что и земля, и поверхность океана под ней, потому что воздушные массы слабо связаны с поверхностью земли под действием силы тяжести. Воздушные массы вблизи экватора движутся со скоростью 465 метров в секунду (м/с).Воздушные массы, расположенные примерно в 50 км к югу от Северного полюса, движутся со скоростью 7,50 м/с. Дифференциальное вращение более высоких широт по сравнению с экватором влияет на движение воздушных масс и воды на земле.

Деятельность

Исследуйте влияние вращения Земли на воздушные массы, движущиеся на север и юг по земному шару.

Эффект Кориолиса

Теплые, плотные воздушные массы с высоким давлением имеют тенденцию течь от экватора к холодным, менее плотным воздушным массам с низким давлением на полюсах. Однако воздушные массы не движутся на север или юг по прямой прямой линии из-за вращения Земли и эффекта Кориолиса. Эффект Кориолиса — это отклонение воздушных и водных масс за счет вращения Земли. Различия в скорости вращения между воздушными массами, расположенными вблизи экватора и вблизи полюсов, отклоняют циркуляцию воздуха вправо в Северном полушарии (рис. 3.8) и влево в Южном полушарии. Эта отклоняющая сила эффекта Кориолиса максимальна вблизи полюсов и слабее на экваторе.Эффект Кориолиса действует в течение нескольких недель, потому что движение воздушных масс относительно медленное.

Эффект Кориолиса определяет движение крупномасштабных ветров, а также локальных систем высокого и низкого давления. Например, в Северном полушарии движение воздушных масс отклоняется вправо по мере приближения к системам низкого давления (рис. 3.8). Это отклонение заставляет системы низкого давления, подобные ураганам, двигаться по спирали против часовой стрелки в Северном полушарии (рис. 3.9 А). Системы низкого давления в Южном полушарии закручиваются по часовой стрелке, потому что движение воздушных масс отклоняется влево (рис. 3.9 Б).

Почему в полярных регионах так холодно « World Ocean Review

Почему так холодно в полярных регионах

> Климат в полярных регионах является результатом самоусиливающегося процесса.Поскольку солнечной энергии поступает так мало, вода замерзает и превращается в лед, который затем, как зеркало, отражает небольшое количество поступающей радиации. Многослойная сложная ветровая система, играющая решающую роль в погоде и климате на нашей планете, обусловлена ​​разницей в температуре и давлении между теплыми и ледяными регионами.

Холоднее не бывает

По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), самым холодным местом в мире является российская антарктическая научная станция Восток. Он был основан в 1957 году в центре Восточно-Антарктического ледяного щита, где он находится на высоте 3488 метров над уровнем моря. От здания станции до географического Южного полюса около 1300 километров. 21 июля 1983 года на стандартной высоте измерения в два метра надо льдом метеоролог станции измерил низкую температуру минус 89,2 градуса по Цельсию — официально самая низкая температура, когда-либо непосредственно измеренная на Земле.
Но на высоте всего в несколько сантиметров над поверхностью Восточно-Антарктического ледяного щита температура воздуха падает еще больше.По спутниковым данным, полученным в период с 2004 по 2016 год, в районе ледникового щита южнее с большей высотой приповерхностная температура воздуха может опускаться до минус 98 градусов Цельсия.

2.1 > Удлиненные снежные гряды на Восточно-Антарктическом ледяном щите. Они называются застругами и образуются, когда ветер проносится над поверхностью в местах с несколько более твердым снегом, увлекая с собой рыхлые снежные кристаллы и прорезая аэродинамические возвышения или борозды в ранее более высоком снежном покрове.

Дополнительная информация Уровни атмосферы

Тепловой двигатель климата Земли

Уникальное взаимодействие между солнцем, льдом, влажностью и ветром является ключом к чрезвычайно холодному климату в полярных регионах. Солнце является основной движущей силой погоды и климата на планете. Его излучение нагревает континенты, океаны и атмосферу.Интенсивность, с которой солнечные лучи падают на внешнюю границу земной атмосферы, остается довольно постоянной с тех пор, как в 2000 году начались спутниковые измерения. Но из-за сферической формы Земли не все места на ее поверхности получают одинаковое количество солнечного излучения. . Там, где лучи пересекаются с атмосферой под прямым углом, световая энергия имеет мощность 1361 ватт на квадратный метр (солнечная постоянная). Там, где солнечное излучение падает на атмосферу Земли под гораздо меньшим углом, как в полярных регионах, поступающая солнечная энергия на единицу площади существенно уменьшается. Причем излучение всегда падает только на ту сторону Земли, которая обращена к солнцу. Соответственно, глобальная средняя солнечная энергия, поступающая на верхнюю границу атмосферы, может быть рассчитана примерно как 340 ватт на квадратный метр. Гораздо меньшее количество тепла, достигающее полярных областей, можно проиллюстрировать на простом примере: если солнечный свет падает на антарктический континент под углом 30 градусов в безоблачный летний день, туда поступает только половина того количества энергии, которое попадает на поверхность вблизи экватора под углом 90 градусов.
Основная причина различий в поступлении тепла в течение года заключается в том, что Земля вращается в космосе, как волчок, и ее ось вращения не совсем перпендикулярна плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Вместо этого в настоящее время он наклонен под углом 23,4 градуса. Если бы ось Земли располагалась под прямым углом к ​​ее орбите, времен года не было бы. Однако из-за своего наклона северное полушарие обращено к солнцу в течение северного лета и получает больше солнечного света, но северной зимой оно наклонено в сторону от солнца и, таким образом, получает меньше излучения. В южном полушарии все наоборот.

2.3 > Ледяные и снежные поверхности в полярных регионах отражают до 90 процентов приходящей солнечной радиации обратно в космос, что приводит к охлаждению Земли.

Погода и климат
Для метеорологов «погода» означает текущие условия в нижних слоях атмосферы (тропосфере), а также краткосрочные изменения в определенное время и в определенном месте.Они используют измерения температуры, осадков, направления ветра и других параметров для описания этих условий. С другой стороны, термин «климат» относится к статистике погоды. Он использует статистические средние и экстремальные значения для описания погодных условий в каком-либо месте за период в 30 лет.

Времена года более выражены по мере удаления от экватора, но это не единственные явления, которые можно объяснить наклоном планеты.Это также является причиной того, что солнце вообще не заходит в полярных регионах в определенное время года (полярный день) и почему оно остается скрытым за горизонтом (полярная ночь) в другое. На географических Северном и Южном полюсах полярная ночь длится почти полгода. Если двигаться от полюса к полярному кругу, продолжительность времени, в течение которого солнце не поднимается над горизонтом, неуклонно уменьшается, пока не достигнет всего 24 часов точно на полярном круге.
Таким образом, во время полярной ночи каждая полярная область полностью отрезана от солнечного источника тепловой энергии.Но даже в полярный день, период непрерывного солнечного света, лишь относительно небольшое количество солнечной энергии достигает арктических или антарктических районов из-за малого угла падения лучей. Таким образом, эти два явления составляют основу устойчивых холодных условий в северных и южных полярных регионах. Однако есть еще два важных фактора: альбедо и водяной пар.

 

Белый отражает

Одним из таких усиливающих или усиливающих факторов является отражательная способность поверхности Земли, называемая эффектом альбедо. Он определяет, какая часть падающей солнечной радиации отражается поверхностью Земли. Как правило, чем темнее или шероховатее поверхность, тем меньше излучения она отражает. Свежевспаханное поле может отражать около десяти процентов солнечной энергии; зеленые луга и пастбища могут составлять около 25 процентов. Светлые поверхности, такие как песок пустыни, имеют альбедо около 40 процентов, но все еще не приближаются к значениям отражения снега и льда. Например, свежевыпавший снег отражает до 90% падающей солнечной энергии.В зависимости от возраста и структуры поверхности морской лед может иметь альбедо от 50 до 70 процентов. Этот довольно большой диапазон частично обусловлен отложением с течением времени на поверхности льда частиц пыли и сажи, которые меняют свой цвет, особенно в Арктике. Льдины, с которых ветер сдул снежный слой, также имеют иную фактуру поверхности, чем льдины с затвердевшей снежной поверхностью. Свободный от снега ледниковый лед, например, отражает до 60% лучистой энергии, но при свежем снежном покрове альбедо больше.
Таким образом, общая ситуация для Арктики и Антарктики такова: в обоих регионах относительно небольшое количество солнечной энергии достигает поверхности Земли в течение длительных периодов времени из-за сферической формы Земли и наклона ее оси. Большая часть поступающей энергии сталкивается с белым льдом или снегом и в основном отражается. В результате она не запасается в виде тепловой энергии в земле или океане и, следовательно, не способствует нагреванию слоев воздуха у поверхности земли или моря.Таким образом, высокая отражательная способность снежных и ледяных поверхностей усиливает охлаждение в полярных регионах. Это означает, что в ответ на усиление холода образуется больше морского льда, что, в свою очередь, увеличивает общий уровень альбедо. Это приводит к еще большему отражению солнечной радиации. Исследователи климата называют такие самоусиливающиеся процессы положительной обратной связью.

2.4 > Температура поверхности океана отражает сильный контраст между теплыми экваториальными областями и холодными полярными областями. Там, где море и воздух теплые, испаряется большее количество воды и образуются облака. Однако в более холодных районах скорость испарения низка.

Дополнительная информация Тепловой и радиационный баланс Земли

Водяной пар – невидимый регулятор тепла

Третьим фактором, связанным с возникновением холодного климата на полюсах, является водяной пар.Вода является чрезвычайно универсальным элементом нашей климатической системы. Он может испаряться, конденсироваться и замерзать и встречается в природе в трех физических состояниях: жидком (вода), замороженном (лед) и газообразном (водяной пар).
Этот невидимый газ без запаха образуется при испарении жидкой воды. Атмосфера Земли содержит около 13 триллионов кубометров воды. Это количество составляет около 0,001 процента доступной воды на Земле, при этом наибольшая доля воды в атмосфере находится в газообразном состоянии. Если бы весь водяной пар в атмосфере сконденсировался и выпал на поверхность в виде дождя, он покрыл бы весь земной шар слоем воды толщиной около 25 миллиметров. Тем не менее доля водяного пара в воздухе по массе составляет в среднем всего 0,25%.
Однако это среднее значение вводит в заблуждение, поскольку водяной пар очень неравномерно распределяется в атмосфере. Его концентрация быстро уменьшается с увеличением высоты, отчасти из-за того, что теплый воздух может содержать больше водяного пара, чем холодный.Соответственно, большое количество воды может быть преобразовано в водяной пар в теплых регионах и меньше в более холодных регионах. В полярных районах из-за низких температур испарение и содержание водяного пара в атмосфере зимой очень мало. Пароемкость атмосферы увеличивается с каждым градусом Цельсия температуры воздуха. Например, один кубический метр воздуха при температуре минус 20 градусов по Цельсию может содержать не более 1,1 грамма водяного пара. Однако если этот объем нагреть до плюс 20 градусов Цельсия, в нем может находиться максимум 17. 2 грамма водяного пара.

2,5 > Над океанами постоянно испаряется большое количество воды, особенно в более теплых районах океана. Однако влага недолго остается в атмосфере. В течение десяти дней он снова выпадает на Землю в виде осадков.

Количество водяного пара, присутствующего в атмосфере в данный момент времени, обычно называют «влажностью». Когда метеорологи сообщают о высокой влажности, это означает, что воздух содержит большое количество водяного пара.Наиболее часто используемой мерой является относительная влажность в процентах. Поскольку данный объем воздуха при данной температуре и давлении может содержать только определенное максимальное количество водяного пара, мы говорим об относительной влажности 100%, когда достигается это максимальное количество.
По общему правилу при испарении воды над морем или на суше проходит не более десяти дней, прежде чем водяной пар снова выйдет из атмосферы в виде осадков. В отличие от углекислого газа, который может сохраняться в течение нескольких столетий, водяной пар довольно быстро покидает атмосферу, поэтому его называют короткоживущим.Тем не менее, водяной пар считается самым важным природным парниковым газом. Во-первых, это связано с тем, что он встречается в атмосфере в более высоких концентрациях, чем углекислый газ, метан или закись азота (веселящий газ). Во-вторых, его вклад в естественный парниковый эффект в два-три раза больше, чем у углекислого газа.
Климат Земли, и особенно климат полярных регионов, сильно зависит от наличия или отсутствия водяного пара. Атмосфера должна содержать водяной пар, прежде чем могут образоваться туман или облака.Однако водяной пар конденсируется только тогда, когда воздух перенасыщен газом, т. е. когда он содержит больше водяного пара, чем может физически удержать. Это перенасыщение происходит, когда теплые влажные воздушные массы поднимаются и охлаждаются, и, таким образом, теряют способность поглощать больше водяного пара. Газ конденсируется в мелкие капли или, при определенных обстоятельствах, в мелкие частицы льда, которые свободно парят в воздухе и обычно становятся видимыми с земли в виде облаков или тумана.
Есть два способа, которыми облака важны для глобального климата.Миллиарды капель воды, которые они содержат, преломляют солнечный свет сверху, препятствуя тому, чтобы эти лучи попадали прямо на поверхность Земли. Вместо этого они отклоняются в разных направлениях. Некоторая часть даже убегает обратно в космос. Таким образом, в конечном итоге до земли доходит меньше солнечной радиации, чем если бы не было облачного покрова. Как следствие, облачный покров эффективно охлаждает Землю. Однако, с другой стороны, облака также блокируют восходящее от Земли длинноволновое тепловое излучение.Они поглощают большую часть этого теплового излучения и снова выделяют тепло во всех направлениях. Таким образом, облака также могут способствовать потеплению атмосферы. Какая из двух характеристик является доминирующей, зависит от типа облака. Облака чаще всего дифференцируются в зависимости от их высоты и формы. Заметно густые, низко висящие облака в первую очередь отражают падающий солнечный свет и охлаждают Землю. Высокие тонкие облака, напротив, пропускают солнечную радиацию. Впоследствии они блокируют уходящее тепловое излучение Земли и поглощают большую часть тепловой энергии.Эффект день-ночь тоже играет роль. Очевидно, что безоблачное небо обычно означает более высокую температуру в течение дня, потому что солнечные лучи беспрепятственны. Но ночью без облаков становится прохладнее, потому что поглощенная Землей тепловая энергия может снова беспрепятственно излучаться наружу.

Лиофилизированный воздух

Арктика и Антарктика принципиально различаются по влиянию облачности. В то время как густой туман и облачный покров часто наблюдаются летом в Арктике (к большому разочарованию полярников, которые обычно планируют свои экспедиции на лето), в Антарктиде они обычно образуются только в прибрежных районах. Воздух над центральной Антарктидой просто слишком холодный из-за ограниченного количества солнечной радиации и, следовательно, содержит слишком мало водяного пара для конденсации, чтобы образовать плотный облачный покров. Вместо этого, с усилением холода вся остаточная влага конденсируется в кристаллы льда и падает на землю в виде алмазной пыли. Таким образом, воздух по существу лиофилизирован, поэтому Антарктида считается самым сухим континентом в мире.
Для сравнения: в Германии ежегодно выпадает около 700 литров осадков на квадратный метр.Столько же зафиксировано и на метеостанции на Антарктическом полуострове. В прибрежной зоне моря Уэдделла, то есть вблизи немецкой антарктической исследовательской станции Ноймайер III, выпадает всего 300 литров осадков на квадратный метр, что эквивалентно слою снега толщиной около одного метра. С другой стороны, в центральной Антарктиде годовая норма осадков составляет менее 50 литров на квадратный метр на обширных территориях из-за чрезвычайно сухого воздуха. Только в исключительных случаях метеорологи сообщали о тонкой пелене облаков над Антарктическим ледяным щитом.Однако их недостаточно, чтобы поверхность льда не излучала небольшое количество падающего тепла обратно в космос, что приводит к дальнейшему охлаждению воздуха над Антарктидой.
С другой стороны, в Арктике водяной пар, облака и туман могут способствовать потеплению, особенно летом. Одной из причин этого является сокращение морского ледяного покрова в Северном Ледовитом океане летом. Белые льдины, дрейфующие зимой и весной и отражающие большую часть солнечной радиации, летом частично сменяются гораздо более темной морской поверхностью.Это поглощает до 90 процентов солнечной энергии, что вызывает повышение температуры поверхности моря. Поскольку это сопровождается соответствующим потеплением воздуха, атмосфера может поглощать больше влаги. Влажность увеличивается, так что для конденсации водяного пара и образования облаков или тумана требуются только мелкие частицы сажи, пыли или соли в воздухе.

Помимо того, что из него могут образовываться облака, водяной пар обладает еще одним существенным для теплового баланса и погодных условий свойством: он запасает тепловую энергию.Это тепло нельзя обнаружить с помощью термометра или ощутить на себе люди. Поэтому метеорологи называют это скрытым теплом. Ее иногда называют теплотой испарения, потому что ее значение точно соответствует энергии, первоначально необходимой для испарения воды. Однако особенность хранения тепла водяного пара заключается в том, что, как только пар конденсируется в капли воды в атмосфере, накопленное тепло от испарения снова высвобождается в виде энергии конденсации и нагревает окружающий воздух.В районах с высоким содержанием водяного пара в атмосфере этот эффект вызывает дополнительное потепление. В районах с низкой влажностью или небольшим количеством водяного пара в атмосфере этот эффект гораздо менее значителен.
В некоторых небольших впадинах на южном склоне Восточно-Антарктического ледникового щита недостаток водяного пара является одной из причин того, что там может быть даже холоднее, чем на научной станции Восток. В июле и августе слой воздуха непосредственно над ледниковым щитом становится настолько холодным, что, по научным расчетам, холоднее уже быть не может.Минус 98 градусов по Цельсию кажется самой низкой температурой, возможной на Земле в естественных условиях.
Чтобы воздух во впадинах стал таким холодным, необходимо выполнение ряда условий. Приходящая солнечная радиация должна отсутствовать в течение нескольких недель, что может происходить только в полярные ночи. Кроме того, воздух над заснеженным ледяным щитом не может содержать паров воды, которые могли бы отдавать тепло в случае конденсации или могли бы поглощать энергию отраженного от снега излучения и затем удерживаться в атмосфере.По словам исследователей, воздух в этом регионе зимой содержит так мало водяного пара, что его высота в водяном столбе составляет всего 0,04–0,2 миллиметра. В идеале содержание водяного пара должно быть менее 0,1 миллиметра. Кроме того, ветер должен быть очень слабым, а небо должно быть безоблачным в течение нескольких дней.
В этих условиях слой воздуха непосредственно над снегом ступенчато охлаждается. Он становится плотнее и тяжелее, медленно стекает вниз по склону и собирается во впадинах, где исследователям удалось обнаружить его со спутников.

2.6 > Поздней антарктической весной солнце снова поднимается над горизонтом и знаменует собой конец полярной ночи в Антарктиде. В большинстве прибрежных районов южного континента это длится около двух месяцев. Однако чем ближе человек приближается к Южному полюсу, тем дольше длится период темноты.

Ветры – движущие силы погоды

Глядя на полярные регионы глазами физика, Арктика и Антарктика представляют собой регионы, где недостаток солнечной радиации и высокая доля отражения тепла из-за эффекта альбедо приводят к тому, что температуры намного ниже, чем в других регионах земного шара. Мир.Различия в температуре сопровождаются различиями в плотности; холодные воздушные массы более плотные и, следовательно, тяжелее более теплых. Холодный воздух опускается вниз, а теплый поднимается вверх. Эти различия в плотности и результирующие движения воздуха вызваны различиями в атмосферном давлении в разных местах. Там, где воздух охлаждается и опускается, у земли образуется область высокого давления — явление, известное как в центральной Арктике, так и в Антарктике как полярный или холодный максимум. В районах с низким давлением, таких как тропики, напротив, теплый воздух поднимается вверх.
Эти атмосферные перепады температуры и давления между теплыми тропическими и холодными полярными регионами являются истинными «генераторами погоды» Земли. Они управляют крупными ветровыми и текущими системами Земли и, следовательно, глобальной циркуляцией воздуха. Все процессы в атмосфере направлены на выравнивание этих перепадов температур и контрастов давлений. Это означает, что теплые воздушные массы из тропиков мигрируют к полюсу на больших высотах, а холодные воздушные массы из полярных областей текут к экватору ближе к земле.
Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, пути различных воздушных масс на карте можно было бы рассматривать как прямые линии как у земли, так и на больших высотах. Но поскольку Земля вращается, каждый воздушный поток, движущийся из области высокого давления в область низкого давления, отклоняется вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Этот эффект вызван силой Кориолиса — кажущейся силой, возникающей из-за вращения Земли. Он влияет как на воздушные, так и на океанские течения, увеличивается с широтой и является причиной того, что, например, пассаты в северном полушарии не распространяются по прямой линии прямо на юг к экватору из области высокого давления на 30 градусах северной широты. .Вместо этого они отклоняются вправо по отношению к направлению своего течения и поэтому несутся через Африку и Атлантику как северо-восточные ветры.

2.7 > Атмосферная циркуляция воздушных масс, окружающих земной шар, настолько сложна, что исследователи иногда используют эту сильно упрощенную модель. На нем показаны шесть циркуляционных ячеек и ветровых систем, образованных отклоненными потоками воздушных масс и почти идентичных в двух полушариях.

Сила Кориолиса также является причиной того, что воздух высоко над экватором, движущийся к полюсам, сильнее отклоняется вправо с каждым пройденным метром.Примерно на 30 градусах широты это отклонение настолько велико, что воздушные потоки текут параллельно линиям широты в виде сильных западных ветров или субтропических струйных течений и уже не могут выполнять свою актуальную задачу теплового баланса между экватором и столб. Вместо этого воздух, который к этому времени стал более прохладным, опускается и течет обратно к экватору у поверхности в виде пассатов. Так возникает пассатная циркуляция, также называемая циркуляцией Хэдли в честь британского метеоролога-любителя Джорджа Хэдли (1685–1768), между экватором и 30 градусами широты как в северном, так и в южном полушариях.В простом идеализированном описании это называется закрытой ячейкой.
Очень похожая схема циркуляции, называемая полярной ячейкой, формируется над северными и южными полярными регионами. Здесь из-за охлаждения холодный тяжелый воздух в центре опускается (область высокого давления), а затем течет у поверхности к полярному кругу (область низкого давления). Опять же, сила Кориолиса действует так, что воздушные потоки становятся полярными восточными ветрами. Однако на пути к полярному кругу воздух достаточно прогревается, чтобы подниматься и возвращаться к полюсу на большой высоте в виде противотока.
Между двумя гомологичными системами клеток Хэдли и полярными ячейками есть место для третьей системы, называемой ячейкой Феррела, названной в честь американского метеоролога Уильяма Феррела (1817–1891). При этом воздушные массы циркулируют в обратном направлении. Это означает, что приземный воздух здесь переносится к полюсу и отклоняется вправо (в северном полушарии), так что ветры дуют с запада. Поэтому эту зону называют преобладающими западными ветрами. Однако, в отличие от полярной ячейки или ячейки Хэдли, турбулентность в воздушных массах этой зоны создает ячейки низкого давления, которые перемещаются взад и вперед в виде волн и вызывают некоторую нестабильность циркуляции. Эта нестабильность связана с большим температурным контрастом между тропиками и полярными областями, который не может быть уравновешен напрямую из-за сильной силы Кориолиса. Вместо этого природа использует области высокого и низкого давления, которые, подобно гребному колесу, перекачивают теплый воздух на север, а полярный воздух — на юг, на противоположную сторону впадины.По этой причине то, что метеорологи обычно называют погодой, происходит только в районе ячейки Феррела. В других ячейках времена года, а не погода, как правило, определяют метеорологические явления.
В лабораторных экспериментах ученые проверили, как изменилась бы атмосферная циркуляция, если бы планета быстрее вращалась вокруг своей оси. Результаты показывают, что увеличение силы Кориолиса приведет к образованию пяти клеток в каждом полушарии. Если бы Земля вращалась гораздо медленнее, то между полюсом и экватором была бы только одна ячейка, в которой воздушные массы затем текли бы прямо из тропиков к полюсам и обратно.Такой вид одноклеточного кровообращения встречается, например, на Венере.

Защитные вихри

Большое значение для полярных районов имеют ветровой и текущий режимы атмосферной циркуляции. До сих пор они очень надежно предотвращали попадание теплых воздушных масс в центры арктических или антарктических регионов. Чтобы понять, как ветры защищают полярные районы, мы должны более внимательно изучить атмосферу в полярных областях.
Воздух над полярными областями резко остывает осенью и зимой (полярная ночь) и опускается к поверхности Земли. Если у поверхности образуется область высокого давления, полярный антициклон, то выше, на высоте от восьми до десяти километров, создается область депрессии. Он может простираться на высоту до 50 километров и известен как стратосферный полярный вихрь. Воздушные массы этого вихря окружены и скреплены сильным западным ветром, называемым струей полярной ночи.Это происходит потому, что в стратосфере действуют те же принципы течения, что и в нижележащей тропосфере.
То есть воздух всегда течет из области высокого давления, в данном случае из области высокого давления верхнего уровня над экватором, в область низкого давления, в данном случае из области низкого давления верхнего уровня над полярными областями. Однако воздушный поток, движущийся к полюсу, снова отклоняется вправо из-за вращения Земли, что для северного полушария приводит к созданию западного ветра.Таким образом, полярная ночная струя располагается на высоте более десяти километров и дует с запада на восток, полностью опоясывая Северный полюс. Ветер достигает наибольшей скорости на широте около 60 градусов. Здесь он образует своего рода барьер, изолирующий высотную полярную область пониженного давления от воздушных масс, поступающих из экваториальной области, препятствуя тем самым продвижению высотных теплых воздушных масс дальше к полюсу.
В течение зимы полярная ночная струя набирает силу, потому что с усилением охлаждения в стратосфере больше воздушных масс в области низкого давления площадь продолжает опускаться, позволяя большему количеству воздуха поступать внутрь, что увеличивает силу ветра.Однако, как только первые весенние лучи солнца достигают полярных областей, воздух в области низкого давления нагревается. Различия в плотности и давлении уравновешиваются, и ветер снова ослабевает.

Сравнивая стратосферный полярный вихрь в Арктике с антарктическим, можно отметить, что ветер на юге имеет более круговую траекторию и значительно сильнее, чем на крайнем севере. В обычный зимний день ветры антарктической полярной ночной струи могут достигать скорости до 80 метров в секунду.Это равно 288 километрам в час. Напротив, в северном полушарии они дуют со средней скоростью всего 180 километров в час. Кроме того, стратосферный полярный вихрь над Антарктидой значительно больше, а температуры в его недрах ниже, чем на севере.
Тот факт, что два стратосферных полярных вихря столь различны по своему характеру, частично обусловлен волнами Россби, которые в специальной литературе также называются планетарными волнами.Это большие массы воздуха в тропосфере, которые блуждают по земному шару с западными ветрами. Такая воздушная масса обладает определенной завихренностью (силой вращения) за счет силы Кориолиса, связанной с ее собственным вращением. Скорость вращения воздушной массы зависит от географической широты, по которой она движется, потому что сила Кориолиса становится сильнее по мере удаления от экватора. Воздушные массы, образующиеся в более высоких широтах, в основном вращаются быстрее, чем в более низких широтах.
Если такая вращающаяся масса воздуха встречает при своем меандрировании гору или высокое плоскогорье, как, например, Скалистые горы в США, или Урал в России, или высокий ледяной щит Гренландии, то она отклоняется препятствием вверх. Когда это происходит, воздушная масса поднимается, а также вынуждает вышележащие воздушные массы подниматься на большую высоту. При этом подъеме меняется завихренность воздушной массы и она отклоняется к экватору. Здесь расстояние до оси Земли больше, чем на исходной меандровой траектории воздушной массы.Завихренность воздушной массы больше не соответствует завихренности, зависящей от широты, в ее новом местоположении. В результате направление движения воздушной массы меняется обратно к полюсу. Он выходит за пределы своей первоначальной географической широты в противоположном направлении, а затем снова возвращается из-за противоположного эффекта. Таким образом, устанавливается колебательный паттерн.

2.8 > Полярная ночная струя представляет собой полосу ветра в стратосфере, которая питается воздушными массами, текущими на больших высотах из экваториальной области в высокие северные широты.С другой стороны, полярный струйный поток извивается через тропосферу на один уровень атмосферы ниже.

Масса воздуха, первоначально находившаяся на 50-м градусе северной широты, может колебаться взад-вперед в пределах тропосферы между 40 и 60 градусами, ее путь образует волнообразную линию, извивающуюся вокруг всего земного шара. Это волна Россби, названная в честь американского метеоролога Карла-Густава Арвида Россби (1898–1957).
Поскольку волна Россби также распространяется вверх, ее воздействие при определенных условиях может распространяться в стратосферу и разрушать полярный вихрь до такой степени, что он ослабевает или даже полностью разрушается. Если этот естественный барьер будет устранен, теплый воздух из средних широт может поступать внутрь и приводить к быстрому потеплению стратосферной полярной области. В Арктике такой всплеск и связанное с ним резкое повышение температуры в стратосфере ученые наблюдают примерно раз в два года.Наличие гор, а также резкие перепады температур между сушей и поверхностью моря в северном полушарии способствуют образованию сильных планетарных волн.
Однако до сих пор исследователи не смогли предсказать, какие волны могут быть разрушительными для стратосферного полярного вихря или когда можно ожидать всплеск. В южном полушарии, напротив, нет чрезвычайно высоких гор, кроме Анд. Кроме того, значительная часть южного полушария покрыта морями, препятствующими образованию планетарных волн.С начала наблюдений был только один случай резкого потепления зимней стратосферы Антарктиды. Это было в сентябре 2002 года.

2.9 > Две стороны полярного струйного течения: Когда полярный вихрь вращается на полную мощность в стратосфере, ветры в тропосфере дуют параллельно экватору и эффективно препятствуют продвижению теплых воздушных масс в Арктику. Но если полярный вихрь слабее, то течение струйного течения начинает извиваться.В результате холодный полярный воздух проникает на юг через Северную Америку и Сибирь, а влажный мягкий воздух над Северной Атлантикой мигрирует в Арктику.

 

Стена ветра

Помимо стратосферного полярного вихря и связанной с ним полярной ночной струи, полярные регионы обладают еще одним атмосферным защитным экраном, называемым тропосферным полярным вихрем. Этому также сопутствует сильный ветер, который по-разному называют струйным течением полярного фронта, полярным струйным течением или просто струйным течением.В зависимости от сложившихся погодных условий этот ветровой пояс лежит примерно на восьми километрах над уровнем моря между 40-м и 60-м градусами широты, т. е. над зоной западных ветров. В северном полушарии скорость ветра здесь может колебаться от 200 до 500 километров в час и сохраняется в течение всего года.
Пока северный струйный поток обдувает Арктику в полную силу параллельно экватору, он препятствует продвижению теплых влажных воздушных масс с юга в северную полярную область, как это делает полярная ночная струя в стратосфере.В то же время он блокирует продвижение холодного арктического воздуха в средние широты. На струйный поток постоянно воздействуют волны Россби. В конечном итоге они способствуют нашим еженедельным изменениям погодных условий, поскольку они иногда становятся сильнее, иногда слабее и меняют свое положение. Области высокого и низкого давления, которые определяют нашу погоду, формируются в пиках или долинах волн.

2.10 > Исключительная атмосферная ситуация: В конце февраля 2018 года в Арктике наблюдалась необычная волна тепла.Полярный вихрь раскололся, что привело к ослаблению струйного течения и позволило проникнуть теплому воздуху далеко в Арктику. В Лабрадорском море и в сибирской части Северного Ледовитого океана температура воздуха поднималась до 15 градусов тепла выше нормы. В то же время Центральная Европа переживала периоды сильного холода.

Зимой сила и устойчивость струйного течения в тропосфере отчасти зависят от устойчивости полярного вихря в вышележащей стратосфере.Волны Россби, способные разрушить стратосферный полярный вихрь и вызвать резкое потепление полярной стратосферы, также изменяют струйное течение в тропосфере. Ветер в тропосфере ослабевает и принимает извилистое течение над северным полушарием. В результате над Северной Америкой и Северной Европой тропосферный вихрь расширяется к югу, и холодный полярный воздух может глубже проникать в Северную Америку и Центральную Европу. Над Восточной Гренландией он отступает далеко на север, позволяя влажному и теплому воздуху мигрировать в арктический регион.
Например, в феврале 2018 года в северном полушарии возникла такая исключительная атмосферная ситуация. В то время волны Россби смогли расколоть полярный вихрь, что вызвало быстрое нагревание стратосферы над арктическим регионом до температур до 50 градусов по Цельсию. Это, в свою очередь, вызвало ослабление струйного течения полярного фронта в нижележащей тропосфере, что имело далеко идущие последствия. В то время как Центральная Европа страдала от экстремальных холодов в феврале, даже в Риме выпадал снег, в Арктике преобладали умеренные весенние температуры, несмотря на полярную ночь.В Сибири температуры временами достигали значений до 35 градусов тепла выше нормы февраля. Метеостанция на мысе Моррис Джесуп, самой северной точке Гренландии, зафиксировала десять зимних дней подряд, когда температура не опускалась ниже точки замерзания. А у западного побережья Аляски треть морского льда, обычно присутствующего в это время года, растаяла за восемь дней.

2.12 > Питерак проносится через гренландское поселение Тинитекилаак. Порывы этого стокового ветра могут достигать скорости до 300 километров в час.

Дом метели

Антарктида не только самый холодный континент в мире, но и возглавляет список самых ветреных регионов. На французской исследовательской станции Дюмон д’Юрвиль, например, в июле 1972 года ученые зафиксировали пиковую скорость ветра 327 километров в час. Это более чем вдвое превышает силу ураганных ветров.Ураган определяется как ветер со средней скоростью 120 километров в час и более.
Документация о таких высоких скоростях ветра в прибрежном районе Антарктиды не случайна. Помимо глобальных ветровых систем, ледяной континент создает свою собственную локальную ветровую систему, которая вынуждает исследователей оставаться взаперти на своих станциях, особенно зимой, и которая в значительной степени ответственна за образование морского льда в Южном океане.
Ветры обычно возникают, когда воздушные массы перетекают из области высокого давления в область низкого давления, чтобы компенсировать разницу в давлении.Однако воздушная масса может прийти в движение и за счет собственного веса — например, когда она станет холоднее и тяжелее окружающих воздушных масс и в результате опустится. Приповерхностный слой воздуха над Антарктическим ледяным щитом особенно плотный и тяжелый из-за его высоты, низкого поступления солнечной радиации и сильного радиационного охлаждения льда. Охлажденные воздушные массы образуют над центральным ледяным щитом тяжелый слой толщиной 300 метров. Поскольку ледяной щит не имеет плоской поверхности, а обрывается по краям, этот чрезвычайно холодный и тяжелый воздух из Центральной Антарктиды в какой-то момент начинает скользить по склонам к берегам. Он набирает скорость исключительно за счет собственного веса и крутизны склона.

2.11 > Французская исследовательская станция Дюмон-д’Юрвиль на острове Петрель на Земле Адели — одно из самых ветреных мест в Антарктиде. В частности, зимой воздушные массы, остывшие над Восточно-Антарктическим ледниковым щитом, обрушиваются на море в виде нисходящих (стоковых) ветров.

Белая мгла
Полярные ученые называют «белой мглой» состояние, при котором туман, облака или метель ограничивают видимость до такой степени, что ни контуры, ни горизонт не могут быть различимы ни в каком направлении.

Однако холодный несущийся воздух по-настоящему начинает набирать скорость, когда его путь к побережью частично преграждают горы. Когда это происходит, вся воздушная масса должна протискиваться через узкие долины, что чрезвычайно ускоряет воздушный поток. В крайних случаях, когда эти ветры, называемые стоковыми ветрами, достигают побережья, они могут достигать силы шторма или даже урагана. Этот технический термин происходит от греческого префикса ката, что означает «нисходящий» или «вниз».
Полярные исследователи сообщают, что стоковые ветры могут возникать неожиданно из ниоткуда. В какой-то момент условия работы на леднике или шельфовом леднике могут быть совершенно безветренными, а через пять минут, без предупреждения, ураган может пронестись по льду и привести к состоянию, известному как белая мгла.
Однако столь же резко ветер может снова стихнуть — в зависимости от площади ледяной поверхности, над которой образовался холодный воздух. Однако в экстремальных случаях такой ветер может сохраняться в течение нескольких дней с устойчивыми высокими скоростями.

2.13 > (1) Катабатические ветры образуются, когда приповерхностный воздух над ледяным щитом охлаждается и, таким образом, становится более плотным и тяжелым. (2) Затем воздушная масса скатывается вниз по склону под действием собственного веса, (3) набирает скорость на своем пути по узким долинам и (4) отталкивает рыхлые льдины от берега в море, где воздушная масса отклоняется и замедляется прибрежными ветрами.

Эти исключительные ветры чаще всего возникают в прибрежном районе Земли Адели, самой ветреной части Антарктиды, где находится французская исследовательская станция Дюмон-д’Юрвиль.Это связано с топографией местности. Здесь холодный воздух с большой площади Восточной Антарктиды стекает по ледяному щиту, и вновь образовавшиеся холодные воздушные массы могут стекать вниз в любое время, особенно зимой. Кроме того, горы направляют воздушные потоки через узкие долины, что с каждым разом усиливает их силу.
Катабатические ветры, кстати, бывают и за пределами Антарктиды — например, на окраинах обширного Гренландского ледникового щита, где приповерхностный слой воздуха над высокими плато охлаждается до температуры от минус 20 до минус 40 градусов по Цельсию в зима.Самые сильные ветры Гренландии дуют на юго-восточном побережье, в районе города Тасиилак. Штормовые ветры могут дуть со скоростью до 300 километров в час, а из-за большой опасности туземцы называют их «питерак», что на их местном языке означает «то, что нападает на вас».
27 апреля 2013 г. такой ветер не только сдул снег с больших участков ледяного покрова. Пролетая через 85-километровый фьорд Сермилик, piteraq также столкнул весь морской лед и ледниковый лед, плавающий во фьорде, в море, так что после шторма фьорд практически освободился ото льда.

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт. Если вам еще не исполнилось 16 лет, и вы хотите дать согласие на дополнительные услуги, вы должны спросить разрешения у своих законных опекунов. Мы используем файлы cookie и другие технологии на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт.Персональные данные (например, IP-адреса) могут обрабатываться, например, для персонализированной рекламы и контента или измерения рекламы и контента. Более подробную информацию об использовании ваших данных вы можете найти в нашей политике конфиденциальности. Вы можете отменить или изменить свой выбор в любое время в настройках.

Принять все

Сохранять

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Информация о файлах cookie Политика конфиденциальности Выходные данные

Как океанские течения влияют на климат?

Изменение климата, как океанские течения влияют на климат?

Вы когда-нибудь задумывались, как океанские течения влияют на климат? Океанические течения представляют собой непрерывное и направленное движение океанской воды. Это происходит за счет сил, действующих на воду, таких как разница в солености, разбивающиеся волны, температура, ветер или даже эффект Кориолиса. Направление течения определяется глубиной контуров, другими течениями, действующими на океан, и характером береговой линии.

Как океанские течения влияют на климат

Токи пройдут тысячи километров, в процессе создания глобальной конвейерной ленты, которая создаст различные климатические условия по всему миру.  Течения будут действовать либо над поверхностью океана, либо глубоко под поверхностью океана (не менее 300 метров). В зависимости от причины океанских течения будут двигаться вертикально или горизонтально, и на них также могут влиять массивы суши, граничащие с океаном, топография или форма океанского бассейна.

Когда горизонтальные течения движутся на юг или север, они несут с собой холодную или теплую воду на большое расстояние . Это вытесненная вода воздействует на воздух, нагревая или охлаждая его, тем самым передавая тот же эффект на поверхность земли, над которой она дует. Вот как океанские течения влияют на климат.

Холодные океанские течения представляют собой большие массы холодной воды, которые движутся к экватору с высокого уровня на более низкие уровни.  Они поглощают тепло, получаемое в тропиках, тем самым охлаждая воздух над собой. Холодные течения часто образуются, когда воздух на субтропических высотах обдувает холодную массу воды, затем холодный воздух увлекается к экватору.

Теплые течения, с другой стороны, представляют собой большие массы теплой воды, движущиеся дальше от экватора при более высоких температурах. Они образуются, когда соленая холодная вода становится тяжелой и тонет, при этом заставляя теплую и более легкую воду двигаться в противоположном направлении.

Влияние течений обычно зависит от уровня солености воды, вращения Земли, топографии суши и направления ветра.  Именно они выносят холодную воду на поверхность земли из недр, вытесняя при этом первоначальную поверхностную воду. Именно по этой причине вы всегда будете замечать, что океан часто холоднее с восточной стороны побережья, чем с западной стороны.

31 факт о воздушной массе, который должен знать каждый!

Земля покрыта слоями атмосферы.

Эта атмосфера состоит из огромных объемов воздуха, которые мы знаем как воздушные массы.Воздушные массы, кроме неустойчивых по своей природе, характеризуются устойчивыми температурами и постоянным уровнем влажности.

Воздушная масса способна простираться от поверхности Земли до неба, где она касается облаков и выходит за их пределы. Воздушная масса зарождается на обширных землях, желательно стабильных, там, где атмосфера встречается с землей или соприкасается с уровнем моря. Еще одно требование для образования воздушной массы в атмосфере региона заключается в том, чтобы воздух соприкасался с соответствующей поверхностью в течение достаточно долгого времени, чтобы он мог принять температуру и свойства водяного пара в этом районе.Широты, наиболее благоприятные и распространенные для возникновения основных воздушных масс Земли, — это полярный воздух и субтропический воздух. Широтная часть областей между полярными и субтропическими широтами служит не только для обеспечения совершенствования и обмена полярных и тропических воздушных масс, но и для их столкновения.

На Земле встречаются четыре вида воздушных масс: полярные воздушные массы, тропические воздушные массы, арктические воздушные массы и экваториальные воздушные массы. Каждая из этих воздушных масс различается в зависимости от температуры и влажности (а также температуры и влажности), поскольку эти факторы дополнительно классифицируют их на теплые воздушные массы и холодные воздушные массы.

После этого вы также можете прочитать наши факты об Альберте Эйнштейне и факты о битве за холодную гавань.

Воздушные массы перемещаются, вызывая изменения погоды. Различные воздушные массы влияют на погодные условия, доминируя над территориями своего происхождения по-разному по сравнению с другими.

Область происхождения всех воздушных масс различается по двум параметрам. Во-первых, они подразделяются на континентальные воздушные массы и морские воздушные массы. Эти массы воздуха всегда стремятся уйти от области своего источника и приблизиться к тому месту, где им не место.Холодная воздушная масса постоянно движется от полюсов к югу, а теплая воздушная масса стремится к северу, откуда ей и положено находиться в тропических территориях. Этим двум воздушным массам удается достичь желаемых пунктов назначения, и именно в этот момент они сталкиваются, но никогда не сливаются. Это происходит потому, что они защищены границами, называемыми фронтами. Это могут быть как холодные, так и теплые фронты, в зависимости от воздушной массы и региона их образования.

При столкновении холодных воздушных масс с более теплыми воздушными массами возникает холодный фронт.Здесь холодный воздух движется со скоростью, которая намного быстрее, чем теплый воздух. Их удар отправляет последнего в воздух. Именно из-за подъема этого горячего воздуха содержащийся в нем водяной пар начинает конденсироваться. Следовательно, вода сходит вниз в виде ливневых дождей. Степень дождя находится в прямом соответствии с влажностью теплого воздуха, ибо чем он более нагружен, тем сильнее будут ливни. Температура, наряду с давлением этих воздушных масс, является причиной ветра. В случае теплых фронтов влажные и теплые температуры вызываются горячим воздухом.

Существует четыре типа глобальных воздушных масс.

Полярные воздушные массы располагаются на более высоких широтах и ​​встречаются либо над сушей, либо над морем. Такая воздушная масса холодна по температуре, но не может сравниться с арктическими воздушными массами, так как воздух там не такой плотный, как в более холодных частях. Полярные воздушные массы характеризуются высокой устойчивостью по своей природе. Эта воздушная масса далее разветвляется на континентальную полярную воздушную массу и морскую полярную воздушную массу.Континентальные полярные воздушные массы зарождаются над сушей. Они известны своими холодными температурами, высоким давлением и сухостью воздуха. Континентальная полярная воздушная масса также выделяется своей устойчивостью. С другой стороны, морская полярная воздушная масса возникает на широтах, существующих над большими водоемами. Он в значительной степени холодный, сделан с оттенком влаги и имеет неустойчивый порядок. Переходная зона полярных воздушных масс относится к холодному фронту, отделяющему теплый воздух тропических областей от слияния с холодным воздухом полярных территорий.Изрядная часть морского полярного воздуха часто приходится на северные части Атлантического и Тихого океанов.

Тропическая воздушная масса формируется в более низких широтах и ​​классифицируется как умеренно умеренная. Континентальные тропические воздушные массы зарождаются над сушей и поэтому отличаются более сухими свойствами воздуха. Следовательно, температура там значительно выше. Морские тропические воздушные массы формируются над океанами, морями и водоемами, достаточно большими, чтобы быть значительными, и не такими теплыми и сухими по сравнению с ними.Интересным фактом о морских тропических воздушных массах является то, что они являются важными носителями влаги, и именно из-за этого значения они также в значительной степени способствуют образованию дождя. Таким образом, морская тропическая воздушная масса также известна своим туманом, моросью и отсутствием видимости.

Экваториальные воздушные массы находятся вблизи экватора. Все экваториальные массы относятся к морскому классу, что указывает на то, что они практически не существуют в поверхностных областях. Они существуют в более теплых широтах.Следовательно, температура, покрывающая эту воздушную массу, высока и жарка. Именно потому, что они берут начало над водоемами и являются достаточно теплыми, влага образуется за счет активного испарения.

Арктическая воздушная масса — холодный воздушный массив, встречающийся в районах, наиболее подверженных замерзанию, а именно в арктических и антарктических территориях. Температуры в арктических воздушных массах холодно высокие из-за региона. Над поверхностью формируется континентальная арктическая воздушная масса. Они очень холодные и такие же сухие. По сравнению с морской полярной воздушной массой, морская арктическая воздушная масса характеризуется более низкими температурами и не такой влажной, потому что она не имеет такой широкой морской колеи.

Большие воздушные массы, образующиеся на замерзших землях Арктики и Антарктики, известны как арктические воздушные массы.

Холодный и сухой воздух арктических районов отличает его от всех других воздушных масс. Он испытывает высокое атмосферное давление. Континентальные арктические воздушные массы зарождаются над поверхностью Земли. Они широко характеризуются тем, что имеют высокое давление и являются сухими, поскольку они холодные. Морской арктический воздух имеет довольно много общих характеристик с морским полярным воздухом, за исключением того факта, что первый покрывает морскую колею, которая намного меньше по сравнению с той, на которую простирается последний.Он доминирует над Северным Ледовитым океаном. Несмотря на то, что они поднимаются только с континентальной суши, континентальные арктические воздушные массы нигде в горных районах не образуются.

Полярные воздушные массы встречаются в более высоких широтах как на суше, так и в воде. Континентальная полярная масса прослеживается до участков поверхности Земли. Он холодный, сухой и стабильный по своей природе. Следовательно, эта холодная область испытывает такие же низкие температуры. В то время как приземное давление остается высоким в континентальных полярных регионах, точки росы низкие.Морской полярный воздух контрастирует с континентальным полярным воздухом. Первый встречается только над водоемами, такими как океаны, такие как Северная Атлантика. В отличие от последнего, морской полярный воздух определяется как неустойчивый. Здесь не сухо, и влажность здесь достаточно высока. Атмосфера прохладная, а не морозная.

Холодный фронт отделяет арктическую воздушную массу от полярной, препятствуя слиянию холодных и теплых масс. Холодный воздух сталкивается с теплым воздухом, заставляя его парить в атмосфере.Этот теплый воздух, насыщенный влагой, высыпает свое содержимое в виде осадков, степень которых зависит от того, насколько воздух был насыщен влагой.

Гроза всегда доставляла странное удовольствие глазу издалека. Что их вызывает? Возможно ли, что воздушная масса играет роль в его возникновении?

Столкновение высоких температур воздуха, богатого влагой, и его низких температур, сильно холодных, приводит к суровой погоде.Так просыпается гроза. Горячий воздух начинает приспосабливаться к более холодному воздуху, охлаждаясь и наполняя себя влагой. Затем этот насыщенный влагой воздух опускается ниже в атмосферу и высвобождает свою влагу, представляющую собой водяной пар, в виде дождя в результате процесса, называемого конденсацией. Это происходит снова и снова. Если влажность чрезвычайно высока, капли осадков выпадают довольно сильно, вызывая тем самым грозу.

Здесь, в Kidadl, мы тщательно подготовили множество интересных семейных фактов, которые понравятся всем! Если вам понравились наши факты о воздушных массах, то почему бы не взглянуть на наши факты об Аляске или белых скалах Англии.

8.3 Управление погодой и климатом – физическая география и стихийные бедствия

Глобальную температуру определяют несколько управляющих факторов. Первый и самый значимый — широты . Из-за формы Земли и угла падения солнца на планету температура наиболее высока вблизи экватора и снижается к полюсам. Фактически, на экваторе от Солнца поглощается больше энергии, чем излучается обратно в космос. На полюсах излучается обратно в космос больше энергии, чем поглощается Солнцем.Цель погоды и океанских течений состоит в том, чтобы уравновесить эти две крайности.

Следующее влияние на температуру оказывает распределение земли и воды на планете. Места у океана, как правило, имеют более мягкий климат круглый год по сравнению с регионами, окруженными сушей. Это связано с тем, что Земля может нагреваться и остывать быстрее и с более значительными колебаниями, чем океан. Причина в том, что солнечный свет должен нагревать больший объем поверхности океана, потому что свет может проходить через воду.Вода требует в пять раз больше энергии для нагрева на один градус Цельсия, чем для суши, называемой удельным теплом . Таким образом, температуры региона, обнаруженные вблизи больших водоемов, изменяются медленно по сравнению с сушей. Океанские течения также являются жизненно важными элементами управления передачей тепла по планете. В Северном полушарии океанские течения вращаются по часовой стрелке, принося холодную воду от Северного полюса к экватору, а теплую — от экватора к Северному полюсу. Противоположное происходит в Южном полушарии, где океанские течения вращаются против часовой стрелки.

Последний контроль температуры высота . В среднем температура атмосферы снижается на 3,6 градуса по Фаренгейту на каждые 1000 футов подъема высоты. Это называется нормальным градиентом или также называется температурным градиентом .

Чтобы жидкая вода испарилась, молекулы воды должны поглотить достаточно энергии, чтобы разорвать связи между собой. Для этого жидкая вода должна поглощать энергию и тепло из окружающей среды. Это высвобождение энергии называется скрытой теплотой . Если водяной пар поглотит достаточно энергии, они начнут вибрировать достаточно быстро, чтобы разорвать свои молекулярные связи и стать отдельными молекулами воды или газа. Испарение — это процесс охлаждения, потому что он забирает тепло из окружающей среды.Концепция скрытого тепла очень важна для понимания, и мы вернемся к ней позже, когда будем обсуждать образование облаков и суровые погодные условия.

Чтобы водяной пар конденсировался в жидкую воду, должно произойти обратное. Чтобы быстро колеблющиеся молекулы воды конденсировались в жидкость, они должны выделять скрытую теплоту в окружающую среду. Высвобождение энергии позволяет молекулам воды замедлить свою вибрацию и присоединиться к другим молекулам воды, чтобы стать жидкими.Однако не хватает одного шага. Чтобы водяной пар стал жидким, ему нужно что-то, что могло бы сконденсироваться на ядрах конденсации. Ядра конденсации состоят из микроскопической пыли, дыма, частиц соли или даже бактерий, которые плавают в воздухе. Считается, что бактерии составляют почти половину всех ядер конденсации. Подводя итог, можно сказать, что для того, чтобы водяной пар конденсировался в маленькие капли жидкости или ледяного облака, должны присутствовать ядра конденсации.

Влажность определяется как количество водяного пара в атмосфере.Существует несколько способов классификации влажности, но в этом курсе мы сосредоточимся на относительной влажности . Относительная влажность – это отношение фактического содержания водяного пара в атмосфере к количеству водяного пара, необходимому для насыщения атмосферы при данной температуре; обычно выражается в процентах. Если относительная влажность составляет 25 процентов, атмосфера удерживает только четверть того, что могла бы удержать. Если относительная влажность составляет 100 процентов, атмосфера насыщена.

Существует два способа изменения относительной влажности: содержание влаги и температура . Если температура воздуха останется прежней, а количество водяного пара увеличится или уменьшится, относительная влажность изменится. Далее следует в первую очередь отметить, что теплый воздух может «удерживать» больше влаги, чем более холодный воздух. Если содержание воды останется прежним, а температура повысится, относительная влажность уменьшится. Если содержание воды останется прежним, но температура уменьшится, относительная влажность увеличится.

Относительная влажность соответствует названию; это относительное измерение. Более прямое измерение и анализ влажности точки росы ; воздух должен остыть до атмосферной температуры, чтобы он мог сконденсироваться в жидкую воду или твердые кристаллы льда. Таким образом, если точка росы составляет 42 градуса по Фаренгейту для определенного географического положения в определенное время, то текущая температура должна упасть до 42 градусов, чтобы воздух стал насыщенным.Чем выше значение точки росы, тем меньше воздух должен охлаждаться, чтобы стать насыщенным и конденсироваться. Чем ниже значение точки росы, тем больше воздух должен охладиться, чтобы стать насыщенным; таким образом, воздух довольно сухой. Анализ точки росы жизненно важен для прогнозирования погоды летом, чтобы определить вероятность дневных гроз. Если влажность высокая, что обеспечивает высокое измерение точки росы, то послеполуденная конвекция не требует, чтобы нестабильная влажность поднималась так высоко, чтобы происходили образование конденсата и грозы.Напомним, что конденсация водяного пара в жидкую воду или кристаллы льда высвобождает скрытую теплоту, что является решающим фактором для образования гроз.

Атмосферное давление — сила, создаваемая весом атмосферы. Из-за силы тяжести атмосферное давление самое высокое на уровне моря и уменьшается с высотой. Существует также высокое давление и низкое давление. Высокое давление , также называемое антициклоном , возникает, когда нисходящие молекулы воздуха «скапливаются» на поверхности и распространяются наружу при вращении по часовой стрелке в Северном полушарии.В Южном полушарии воздух под высоким давлением течет против часовой стрелки. В любом случае нисходящий воздух будет нагреваться, что предотвращает охлаждение водяного пара и его конденсацию в облака, вызывающие штормы. Вместо этого в регионах с высоким давлением, как правило, ясное небо. Низкое давление , также называемое циклоном , возникает, когда сходящийся воздух выталкивается вверх (против часовой стрелки в Северном полушарии), где он охлаждается и конденсируется в облака и возможные штормы.В конечном счете, воздух течет от высокого давления к низкому давлению, и это называется ветром .

Когда высокое атмосферное давление близко к атмосферному давлению, возникает дисбаланс между атмосферным давлением. Сила, уравновешивающая эти два дисбаланса давления, называется силой градиента давления , которая создает ветер. Ветер — это горизонтальное движение воздуха от высокого давления к низкому, чтобы уравновесить атмосферное давление.

Чтобы образовались облака, воздух должен быть нестабильным. Стабильный воздух означает, что воздух не хочет подниматься, охлаждаться и конденсироваться. Таким образом, погодные условия, как правило, ясное небо со стабильным воздухом. Нестабильный воздух означает, что воздух хочет подняться, охладиться и сгуститься в облака и потенциальные штормы. Силы, заставляющие воздух подниматься, — это конвекция, орографический подъем, конвергенция и погодные фронты.

Конвекция происходит, когда воздух поднимается вверх, подобно воздушному шару. Из-за альбедо некоторые области на земле могут нагреваться больше, чем другие.Там, где земля нагревается больше, воздух наверху также нагревается, становится менее плотным и поднимается вверх. Если воздух поднимается достаточно высоко, он может охлаждаться и конденсироваться, создавая облака и, возможно, грозы.

Орографический подъем — это когда горы помогают дестабилизировать воздух и возникают, когда воздух должен подняться над горным хребтом. Когда воздух поднимается над горой, влага внутри него может начать остывать и конденсироваться, образуя грозы. Часто при орографическом подъеме одна сторона горы будет очень влажной из-за штормов, а другая — засушливой.Сухая сторона горы называется эффектом тени дождя . Позже мы обсудим, как этот процесс может вызвать так называемые сухие грозы и лесные пожары.

Конвергенция происходит, когда воздух вынужден подниматься из-за низкого давления наверху, в результате чего восходящий воздух охлаждается и конденсируется в облака.Один из лучших примеров этого — над Флоридой. Поскольку Флорида представляет собой полуостров, окруженный водой с трех сторон, земля нагревается больше, чем окружающая вода. Это заставляет воздух над землей подниматься. Чтобы заменить этот восходящий воздух, влажный и более прохладный воздух из Мексиканского залива и Атлантического океана сходится внутрь над Флоридой. Этот влажный воздух нагревается землей и выталкивается вверх, создавая мощные грозы. Во Флориде больше гроз и молний, ​​чем в любом другом штате страны.Еще одним прекрасным примером конвергенции является глаз урагана, потому что ветры и влага вращаются вокруг глаза, пока не сойдутся внутри глаза.

Наконец, погодные фронты , такие как холодные фронты, теплые фронты, стационарные фронты и фронты окклюзии, могут заставлять воздух подниматься. Например, холодный фронт возникает, когда холодная, плотная воздушная масса заменяет теплую, более легкую воздушную массу.Холодная воздушная масса прорывается сквозь нее, заставляя более теплую воздушную массу подниматься вверх, охлаждаться и конденсироваться в облака.

Все свободно движущиеся объекты кажутся отклоненными вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии из-за вращения Земли. Это кажущееся отклонение называется эффектом Кориолиса .

Кроме футбольного мяча, что еще считается «свободно движущимся» объектом? К свободно движущимся объектам относятся самолеты, океанские течения, облака, ветер, ураганы и все, что не связано с земной поверхностью.Так как же это влияет на атмосферу? Поскольку ветры переходят от высокого давления к низкому, оно отклоняется вправо (в Северном полушарии) из-за вращения Земли. Это отклонение отсутствует на экваторе и постепенно усиливается к полюсам. Из-за этого ураганы могут образовываться только в 5-20 градусах севернее или южнее экватора. Вблизи экватора вода достаточно теплая, но эффект Кориолиса слишком слаб, чтобы заставить ураган вращаться. За пределами 20 градусов широты эффект Кориолиса достаточно силен, но вода слишком холодная.

%PDF-1.6 % 1 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 2 0 объект > /Шрифт > >> /Поля [] >> эндообъект 3 0 объект > ручей 2012-06-18T11:57:04-04:002008-06-03T17:02:17-04:002012-06-18T11:57:04-04:00application/pdfuuid:6d2dd460-612d-4367-80a1-7ec43133a60auuid: 178dd06b-0c27-bc49-83ef-4d25745c53a4Acrobat Distiller 4.0 для Macintosh конечный поток эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageC /ImageI] /XОбъект > >> /Повернуть 0 /Большой палец 23 0 R /Тип /Страница >> эндообъект 11 0 объект > /Ресурсы > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] /Свойства > >> >> /Повернуть 0 /Большой палец 32 0 R /Обрезка [0.