Изобарическая поверхность. Изобара. Основные закономерности распределения давления по земной поверхности

Изобарическая поверхность - Поверхность, на которой атмосферное давление во всех точках одинаково.

Изобара - Линия на карте, соединяющая пункты с одинаковым значением давления.

Так как наша Земля имеет шарообразную форму, различные участки ее поверхности нагреваются неравномерно. Это приводит к формированию различных областей атмосферного давления, в распределении которых выявляется строгая закономерность — широтная зональность.

На экваторе воздух нагревается от Земли. Являясь смесью газов, при нагревании он расширяется, становится легким и поднимается вверх. Восходящие токи воздуха формируют на экваторе у земной поверхности область низкого давления. В верхней тропосфере воздух оттекает в сторону полюсов. В полярных широтах, плохо прогретых Солнцем, холодный воздух опускается и образует у полюсов области повышенного давления. Так как ветер движется из мест с высоким давлением в места с низким давлением, воздушные массы от полюсов должны двигаться обратно к экватору. Такая простая циркуляция воздуха могла бы существовать на невращающейся планете. На Земле атмосферная циркуляция значительно сложнее. Вследствие вращения нашей планеты вокруг собственной оси воздух, идущий от экватора, постепенно отклоняется к востоку в Северном полушарии и не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у параллелей 30° в обоих полушариях. При этом здесь формируется область высокого давления. На 60° широтах Северного и Южного полушария воздух, прогреваясь, поднимается вверх, образуя у земной поверхности область низкого давления. В тропосфере этот воздух оттекает в сторону полюсов и ЗСР широт, где нисходящие токи воздуха формируют у земной поверхности области высокого давления.

Таким образом, в результате неравномерного нагрева Земли и влияния отклоняющей силы вращения Земли вокруг собственной оси на планете формируются пояса атмосферного давления: низкого — экваториальные и умеренные широты; высокого — тропические и приполярные широты. Но необходимо помнить, что эти пояса могут смещаться. На это, во-первых, влияют различия в нагреве материков и океанов. В умеренных широтах зимой над сушей воздух холоднее, чем над океаном (суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает), поэтому давление над сушей выше, чем над океаном. Летом океан нагревается медленнее, и над сушей давление ниже, чем над океаном. В тропических широтах, где суша весь год теплее океана, такое смещение областей давления может и не наблюдаться. Во-вторых, смещение областей давления связано со смещением температур в Северном и Южном полушариях. Летом области давления смещены к северу, зимой — к югу. Это объясняется наклоном земной оси к плоскости ее орбиты.

Барическое поле. Причины изменения атмосферного давления. Геострофический и приземный ветер.

Барическое поле

распределение давления воздуха в атмосфере. Б. п. в каждый данный момент времени и в среднем характеризуется поверхностями, соединяющими места с равными давлениями — изобарическими поверхностями. При пересечении с поверхностями равного уровня, в том числе с уровнем моря, изобарические поверхности образуют линии равного давления — изобары. По густоте изобар на карте распределения давления можно судить о степени изменения давления в горизонтальном направлении или о горизонтальном барическом градиенте, который является важной характеристикой Б. п.

Б. п. Земли состоит из многочисленных областей пониженного и повышенного давления — барических систем. Неоднородность давления на поверхностях уровня является причиной возникновения воздушных течений. Б. п. непрерывно меняется во времени, что приводит к соответствующим изменениям в воздушных течениях.

Причины изменения давления

Давление изменяется в результате перемещения воздуха, в результате оттока из одного места и притока в другое. Перемещения воздуха связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномерном нагревании его от подстилающей поверхности.

Нагревание вызывает подъем нагретого воздуха. Но одно это не приводит к изменению давления, поскольку масса столба воздуха не изменилась. Для того чтобы давление уменьшилось, должен произойти отток воздуха. Так при нагревании, возникают восходящие токи, изобарические поверхности поднимаются в месте нагревания, так как вверху плотность возрастает. Но воздух начинает стекать по изобарическим поверхностям в стороны. С этого момента давление на поверхности начинает падать и понизу воздух с периферии потечет в место нагревания, стремясь выровнять перепад давления. Таким образом, неравномерное нагревание подстилающей поверхности вызывает движение воздуха, его циркуляцию.

Движение воздуха также может быть вызвано неравномерным охлаждением поверхности. Только характер циркуляции будет иным. Здесь воздух сжимается.

На некоторой высоте давление становится ниже, чем на одном уровне с соседними участками. Наверху возникает движение воздуха в сторону холодного участка. Это вызывает повышение давления у земной поверхности. В результате воздух начинает растекаться по направлению барического градиента.

Таким образом, в теплых районах у земной поверхности возникают области пониженного давления, в холодных – повышенного, а на высоте наоборот. Каждому типу соответствует своя система циркуляции воздуха. Термические причины (изменение температуры) приводит к появлению динамических причин (уменьшению или увеличению массы воздуха) – изменению давления и циркуляции воздуха.

Геострофический ветер — это теоретический ветер, который является результатом полного баланса между силой Кориоли́са и барическим градиентом. Такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко. Реальный ветер почти всегда отклоняется от геострофического за счёт действия других сил (трение о поверхность Земли, центробежная сила). Таким образом, реальный ветер будет равен геострофическому, если отсутствует трение и изобары являются идеальными прямыми. Несмотря на практическую недостижимость таких условий, рассмотрение ветра как геострофического является хорошим первым приближением для атмосферы вне тропической зоны.

Ветер: его характеристики и факторы, их определяющие.

Местные ветры

Местные ветры — ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории.

К местным ветрам относятся бриз, меняющий своё направление дважды в сутки, горно-долинные ветры, бора, фён, суховей, самум и многие другие[1].

Возникновение местных ветров связано главным образом с разностью температурных условий над крупными водоемами (бризы) или горами, их простиранием относительно общих циркуляционных потоков и расположением горных долин (фен, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин). Некоторые из них по существу являются воздушными течениями общей циркуляции атмосферы, но в определённом районе они обладают особыми свойствами, и потому их относят к местным ветрам и дают им собственные названия.

Бора (итал. bora от греч. boreas— северный ветер) - сильный порывистый холодный ветер, дующий на побережье морей или крупных озер с горных хребтов, разделяющих сильно охлажденную и более теплую (особенно приморскую) поверхность у их подножий. Он образуется, если невысокие горные хребты отделяют холодный воздух над сушей от тёплого воздуха над водой. Этот ветер наиболее опасен в морозную погоду, когда с большой скоростью (до 40-60 м/с) скатывается с горных хребтов к ещё не замёрзшему морю или озеру. Над тёплой водной поверхностью контраст температур между потоком холодного воздуха и тёплым морем значительно увеличивается, и скорость боры возрастает. Шквалистый ветер приносит сильное похолодание, поднимает высокие волны, а брызги воды намерзают на корпуса кораблей. Иногда с наветренной стороны на судне нарастает слой льда толщиной до 4 метров, под тяжестью которого корабль может перевернуться и затонуть. Бора продолжается от нескольких суток до недели. Особенно типична бора на югославском побережье Адриатического моря, у Новороссийска (северо-восточный ветер), на западном склоне Урала — восточная Кизеловская бора и другие. Особый тип боры — стоковый ветер в Антарктиде и на северном острове Новой Земли.

Бриз (франц. brise — легкий ветер) — местный ветер небольшой скорости, меняющий направление дважды в сутки. Возникает на берегах морей, озер, иногда больших рек. Днем суша нагревается быстрее, чем вода, и над ней устанавливается более низкое атмосферное давление. Поэтому дневной бриз дует с акватории на нагретое побережье. Ночной (береговой) — с охлажденного побережья на прогретую воду. Бризы хорошо выражены летом во время устойчивой антициклональной погоды, когда разница в температуре суши и воды наиболее значительная. Бризы охватывает слой воздуха в несколько сот метров и на морях действует в пределах нескольких десятков километров. В эпоху парусного судоходства бризами пользовались для начала плавания.

Горно-долинные ветры формируются в горных районах и меняют своё направление два раза в сутки. Воздух по-разному нагревается над гребнями горных хребтов, склонами и дном долины. Днём ветер дует вверх по долине и склонам, а ночью, наоборот, — с гор в долину и вниз в сторону равнины. Скорость горно-долинных ветров невысока - около 10 м/с.

Фён (нем. Fohn, от лат. Favonius — теплый западный ветер) – сухой, тёплый сильный ветер, порывисто дующий с высоких гор в долины. Он наблюдается во всех горных странах. Воздух перетекает через гребень хребта, устремляется по подветренному склону в долину, и при опускании его температура повышается, а влажность уменьшается в результате адиабатического нагревания — на один градус на каждые 100 м спуска. Чем больше высота, с которой спускается фён, тем выше поднимается температура принесённого им воздуха. Скорость фёна может достигать 20-25 м/с. Зимой и весной он вызывает бурное таяние снегов, сход лавин, повышается испарение с почвенно-растительного покрова, уровень горных рек. Летом его иссушающее дыхание губительно для растений; иногда в Закавказье летний фён приводит к тому, что листва на деревьях высыхает и опадает. Обычно длится менее суток, изредка до 5 или больше. Фён хорошо выражен в Альпах, на Кавказе, в горах Средней Америки.

Стоковый ветер-Поток воздуха под действием силы тяжести по достаточно пологому склону местности, в отличие от падающего ветра. К С. В. относятся и ледниковые ветры, в том числе и движение воздуха изнутри Антарктического материка к побережьям.