Зони розподілу тиску і вітру з висотою. Зони розподілу тиску і вітру біля земної поверхні. Поле повітряних течій.

Поле повітряних течій

Розподіл повітряних течій на земній поверхні, тобто поле течій, можна показати у вигляді стрілок, які показують напрям і швидкість вітру в різних точках, або при допомозі ліній руху.

Це така лінія, в усіх точках якої дотичні співпадають з напрямком вітру.

Взаємодія вітру і земної поверхні.

nВ залежності від розмірів і форм перешкод, їх розташування відносно вітру, а також від швидкості самого вітру та стратифікації атмосфери, характер повітряного потоку буде різний.

Лінійна конвергенція і дивергенція.

Лінії руху сходяться – конвергенція, а коли розходяться - дивергенція. Досить часто спостерігається лінійна конвергенція або дивергенція: лінії руху сходяться або розходяться вздовж ліній або вісі.

•Конвергенція ліній руху зумовлює висхідні повітряні течії в циклоні, а дивергенція ліній руху викликає опускання повітряних мас в антициклоні, що впливає на режим погоди.

Конвергенція і дивергенція при русі повітря біля земної поверхні.

•Повітря рухається в улоговину, то повітряна течія звужується, лінії руху зближаються, виникає лінійна конвергенція, що супроводжується ростом швидкості вітру.

•Повітряний потік на шляху свого руху зустрічає перешкоди у вигляді гори (горба), він його огинає з боків і спостерігається лінійна дивергенція ліній течії, а швидкість вітру зменшується.

Взаємодія вітру і земної поверхні.

nЯкщо повітряний потік перед перешкодою (хребтом або горою), піднімається вверх і перетікає над нею, лінії потоків наближуються між собою і швидкість вітру над перешкодою зростає. Безпосередньо за перешкодою створюється так звана вітрова тінь і виникають вихори з горизонтальною віссю, яка паралельна перешкоді. Спостерігається зворотній рух повітря від перешкоди.

 

 

34. Фактори розвитку клiматiв Землi. Фiзичнi гiпотези. Змiни складу атмосфери.

Зміни і коливання клімату

n Змiни клiмату - внаслiдок змiн атмосфери, характеру пiдстилаючої поверхнi, океанiчної та атмосферної циркуляцiї.

nПоступлення сонячної радiацiї на верхню межу атмосфери Землi коливається вiд 0.1 до 0.3%.

nТенденція зростання приблизно 5% за 1 млрд. рокiв.

nБiльш значнi - за сезонами в атмосферi.

nЗмiни дiяльної поверхнi, через змiну площ океанiв i материкiв; швидкiсть обертання Землi i розмiщення полюсiв; змiни площ покритих снiгом та льодом; рельєф сушi та рiвень Свiтового океану.

nЗмiни клiмату - коливання у 20-25 рокiв. Меншi iнтервали - мiнливiсть клiмату, а бiльш довгi на коливання клiмату.

nКоливання зворотнi - зміни “коливань клімату”, коливання незворотнi - “зміни клімату” або його розвиток.

Сучасні докази

nВивчення отриманого в Антарктиді льоду показує, що льодовикові періоди, що спостерігаються раз в 100 тисяч років пов'язані із зміною кількості надходження на планету сонячного випромінювання у зв'язку із змінами в орбіті Землі - експерти японського Національного інституту полярних досліджень Університету Тохоку.

nЛід, отриманий з глибини більше 2 тисяч 500 метрів в Антарктиді. У нім збереглися бульбашки повітря за останні 360 тисяч років, аналіз - прослідкувати динаміку зміни температури снігу і концентрації вуглекислоти в атмосфері.

nВплив тяжіння небесних тіл - за декілька десятків тисяч років міняється відстань між Сонцем і Землею, відбуваються також зміни в осі обертання нашої планети. Зміни кількості сонячного світла, що потрапляє на Землю.

nНастання льодовикових періодів безпосередньо пов'язане із змінами в орбіті і у відстані до Сонця.

 

Змiни складу атмосфери – зміни клімату.

•Кисень утворювався шляхом дисоцiацiї води пiд дiєю ультрафiолетового випромiнювання. Азот, як наслiдок розкладу амiаку.

•10% кисню вiд сучасного - утворився озоновий екран. Життя вийшло на сушу. Вмiст вуглекислого газу зменшився -пониження температури – зледенiння - до зменшення рослинностi.

•Зменшення рослинностi - до зростання вуглекислого газу - "парниковий ефект" до зростання температури i збiльшення площ пiд рослиннiстю. З початку фанерозою, тобто в останнi 670 млн. рокiв, це основний механiзм.

•Вугiльна кислота - регуляцiя температури повiтря. Вмiст вуглекислого газу зріс у два рази - температура зросте вiд 1.5 до 3.5ºС.

•Пiсля зникнення льоду потеплiння найбiльш сильно виявляється у високих широтах. Динамiка змiни вуглекислого газу: початок кембрiю - 0.3%; ордовик-силур (400 млн. рокiв) вiд 0.16 до 0.18%; девон-карбон - 0.4%; кiнець карбону - 0.2%; початок пермi - 0.25%; кiнець пермi - початок трiасу вiд 0.14 до 0.15%; юра - 0.22%; початок крейди - 0.2%; кiнець крейди - 0.24%; палеоген -0.16%; антропоген - 0.04%.

•Одночасно найбiльший вплив на охолодження здiйснює сiрчистий газ (SO2) та карбонiл сульфiд (CSO4). Причому переохолодження найбiльше виявляється у високих широтах. Спiввiдношення у взаємодiї цих двох процесiв може пiдсилювати чи послаблювати iнтенсивнiсть розвитку зледенiння.

Фызичні гіпотези

Гіпотеза Епіка.

nПри розвитку зірки, яка подібна Сонцю, перетворення водню в гелій в її надрах разом з дифузією газу повинні складати зони нестійкості і перемішування.

nЦе в свою чергу приводить до тимчасового послаблення сонячного випромінювання, наслідком чого є охолодження клімату Землі.

nПри відновленні рівноваги на Сонці інтенсивність випромінювання знову зростає - на Землю повертається теплий клімат.

nНедоліком - відсутність яких-небудь спостережень і теоретичних розрахунків, що підтверджують зміну активності Сонця.

nВідомо - короткоперіодичні зміни клімату пов’язані з динамікою сонячних плям. Якщо їх на поверхні Сонця багато, то зростає кількість опадів у вигляді дощу.

Гіпотеза Сімпсона.

nЗледеніння ув’язуються не з послабленням сонячної активності, а з її посиленням.

nЗростання сонячної постійної на 10%, достатнє для суттєвого підвищення температури на земній поверхні, що підвищує випаровування з океанів і утворити щільний хмарний покрив.

nНагрівання - нерівномірне в низьких і високих широтах, підвишує міжширотні температурні градієнти екватор-полюс і відповідно посилення циркуляції - причини підвищення вологості, утворення хмар і випадання опадів.

Гіпотеза Сімпсона.

nПідвищення опадів у вигляді снігу та прохолодне літо, є причиною утворення на підвищених ділянках у високих широтах льодовиків.

nНадходження сонячної радіації біля максимуму - температура приземних шарів атмосфери підвищується настільки, що випаровування і танення льодовиків починають перевищувати щорічні накопичення снігу.

nМаксимумі сонячної активності льодовикова епоха змінюється теплим вологим міжльодовиків’ям.

nПри переході до фази послаблення знову утворюються льодовики. Наближення до мінімуму радіації - випаровування послаблюється, зменшується кількість опадів, припинення росту льодовиків, наступає деградація.

nЛьодовикові епохи і міжльодовиків'я були холодні, інші –теплі. Холодні міжльодовиків’я могли мати температуру нижчу, ніж в теплу льодовикову фазу.

Гіпотеза Сімпсона. Недоліки.

nДопущення холодного сухого міжльодовиків’я, що припадає на мінімум сонячної радіації.

nХоч тепер в неї є багато прихильників.

nВона пояснює періодичні зміни сонячної активності з динамічними процесами атмосфери.

 

Гіпотеза Предтеченського.

n Посилення сонячної активності - циркуляція атмосфери інтенсифікується. Екваторіально-тропічна зона - середня температура понижується, внаслідок зростаючої хмарності. Полярні області розширяються і розігріваються завдяки адвекції теплих повітряних мас більш низьких широт. Зони помірного клімату скорочуються, іноді зникаючи зовсім. Міжзональний обмін повітряних мас послаблюється, і градієнт температури екватор-полюс зменшується, особливо в зимовий час.

nКлімат стає більш однорідним, а крайні клімати, такі як пустельний і арктичний, зникають.

n Послаблення сонячної активності. Переважаючі - процеси стаціонарного типу. Зони помірного поясу досягають максимуму, а інші зони скорочуються. Головним стає західний переніс повітряних мас. Континентальність клімату зростає. Температурний градієнт екватор-полюс досягає максимуму. Контрастність кліматичних зон стає різкою.

nЛьодовикові епохи настають при перехідних станах, коли меридіональні вторгнення і західний переніс стають більш-менш рівноцінними. Пониження температури, особливо літом, при значних опадах, сприяє становленню льодовиків.

nНедолік – є неясний зв’язок сонячної активності з атмосферною циркуляцією.

Гіпотеза Нольке (1909).

nСонячна система періодично зустрічає на своєму шляху туманності. В періоди проходження найбільш темних областей туманностей частина сонячної радіації поглинається, не досягнувши Землі - температура земної поверхні понижується і наступає зледеніння.

nЯкщо туманність складається з декількох згустків, які розділені прозорими проміжками, то льодовикові епохи змінюються міжльодовиків’ями.

nЕфект поглинання сонячної радіації міжзоряним газом на такому невеликому відрізку, як радіус орбіти Землі, дуже незначний.

Гіпотеза радянських вчених (Лунгерсгаузен, 1957; Тамразян, 1959; Синицин, 1962, 1964).

nСпівпадіння довгоперіодичних змін основних груп таких природних процесів - розвиток загальної структури і рельєфу материків, вулканізм, клімат, седиментація, типи ландшафтів, еволюція флори і фауни.

nДослідження періодичності вияву - встановлені геохронологічні і парагенетичні залежності між ними.

nВстановлений таласократичний тип довгоперіодичних змін - занурення значних ділянок сіалітної кори - трансгресія моря, гумідизації клімату з щільною хмарністю.

nЗростання об’ємів теригенного накопичення осадів, розвитку спіліто-кератофірових вулканічних серій і впровадження офілонітових інтрузій, значний розвиток рослинності, інтенсивне накопичення викопного вугілля.

nНа зміну йому - геократичний тип - загальне вспливання сіалітних мас земної кори і широким розростанням суші - різко аридний клімат. Зменшуються седиментаційні процеси, посилюється утворення гранітів, кризис флори, майже повністю припиняється вугленакопичення і бокситоутворення.

nПояснення - ідея неоднорідності галактичного простору. Поглинання сонячної енергії космічним пилом - викликати періодичне коливання сонячної радіації, що відбивалось у довгому ланцюгу процесів на Землі.