Барическое поле. Горизонтальный барический градиент.

Атмосферное давление изменяется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, и каждой точке атмосферы соответствует определенноедавление. Это значит, что давление образует поле, которое называют барическим полем. Такое поле наглядно представляют в трехмерном пространстве системой поверхностей равных значений давления - изобарическими поверхностями, а на плоскости - линиями равных значений давления - изобарами. Замкнутыми изобарами изображаются циклоныи антициклоны. Циклоны - это области с пониженным давлением в центре, антициклоны - области с повышенным давлением в центре (рис.6.13)

Рис. 6.13. Изобарические поверхности в циклоне (H) и в антициклоне (В) в вертикальном разрезе.

 

Кроме того, выделяют также незамкнутые барические системы – ложбины, седловины и гребни. Ложбинами называют полосы пониженного давления между двумя областями повышенного, гребнями наоборот, полосы относительно повышенного давления между областями пониженного. Между двумя ложбинами или гребнями выделяют седловину (рис.6.14)

Рис. 6.14. Изобары на уровне моря в различных типах барических систем.

I —циклон, II — антициклон, III — ложбина, IV— гребень, V — седловина.

 

Изменение атмосферного давления в горизонтальном направлении выражается с помощью горизонтального барического градиента. Горизонтальным градиентомназывают вектор, который направлен по нормали к изобаре, в сторону низкого давления и по величине равный производной давления по нормали. Горизонтальный барический градиент представляет собой изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (рис. 6.15).

Давление с высотой меняется значительно быстрее, чем в горизонтальном направлении, поэтому вертикальный барический градиент в десятки тысяч раз больше горизонтального. В действительных условиях атмосферы горизонтальные барические градиенты имеют порядок величин в 1-3 гПа на каждый градус меридиана. Как и вертикальный барический градиент, горизонтальный градиент зависит от температуры. Рис. 6.15. Изобары и горизон­тальный барический градиент. Стрелками обозначен горизонтальный барический градиент в трех точках барического поля.

 

Температура в атмосфере на одной и той же высоте в разных районах разная, следовательно, существует горизонтальный температурный (термический) градиент, определяющий изменение температуры воздуха на единицу длины по нормали к изотерме. Наличие горизонтального термического градиента определяет возникновение горизонтального барического градиента на некоторой высоте, даже если у земной поверхности мы исходно имели одинаковое давление и горизонтальный барический градиент, равный нулю. Рассмотрим, как это происходит. Мы имеем некоторую область у земной поверхности с одинаковым давлением, но с разной температурой, в одной части области мы имеем холодную воздушную массу, в другой теплую. В холодном воздухе барическая ступень меньше, чем в теплом, то есть давление с высотой будет падать быстрее в холодной воздушной массе, и на некоторой высоте появится разница в давлении между двумя воздушными массами. Она будет тем больше, чем выше мы будем подниматься, то есть горизонтальный барический градиент будет расти с высотой и приближаться к горизонтальному термическому. Это означает, что в теплых воздушных массах давление на высоте будет повышенным, а в холодных - пониженным (при условии равенства давлений у поверхности). Из этого положения следует важный вывод: если циклон (область пониженного давления) существует в холодном воздухе с самой низкой температурой в центральной части, то барические градиенты с высотой мало меняют свое направление и низкое давление прослеживается до больших высот, то есть холодный циклон является высоким (рис.6.16).

Рис. 6.16. Высокий (холодный) и низкий (теплый) циклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.

 

Напротив, циклон в теплой воздушной массе с максимальной температурой в центре быстро исчезает с высотой, то есть является низким. В вышележащих слоях над ним будет располагаться антициклон.

Для антициклонов соотношение обратное, холодные антициклоны являются низкими, а теплые высокими (рис.6.17).

Рис. 6.17. Низкий (холодный) и высокий (теплый) антициклон. Изобарические поверхности в вертикальном разрезе.