- •Программная лекция 1 из модуля 1 «предмет и задачи метеорологии. Методы метеорологии и климатологии. Метеорологические наблюдения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1
- •Программа наблюдений на метеорологических станциях
- •Метеорологические приборы
- •Методы аэрологических наблюдений
- •Метеорологическая служба
- •Всемирная метеорологическая организация
- •Программная лекция № 2 из модуля 1
- •«Общие свойства атмосферы.
- •Основные метеорологические параметры,
- •Метеорологические явления»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 1.
- •Состав верхних слоев атмосферы
- •Основные метеорологические элементы
- •Метеорологические явления
- •Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы
- •Горизонтальная неоднородность атмосферы
- •Циклоны и антициклоны
- •Программная лекция 3 из модуля 1 «атмосферное давление и плотность воздуха. Статика атмосферы»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 1
- •Уравнение состояния сухого и влажного воздуха
- •Изменение давления воздух с высотой. Барометрическая формула
- •Вертикальный градиент давления
- •Однородная атмосфера
- •Программная лекция 4 из модуля 1
- •Структура ветра
- •Влияние препятствий на ветер
- •Градиентная сила
- •Силы, которые возникают при движении воздуха.
- •Установишееся движение при отсутствии трения. Градієнтний ветер
- •Установившееся движение при наличии трения
- •ГрадИЕнтнЫй ветер при круговых изобарах
- •Антициклон
- •Воздушные массы. Турбулентное перемешивание в атмосфере
- •Программная лекция 5 из модуля 1
- •«Водяной пар в атмосфере. Испарение.
- •Конденсация и сублимация водного пара.
- •Облачность. Осадки»
- •Проблемная лекция 5 Из модуля 1
- •Конденсация и сублимация водного пара. Облачность. Осадки» вода в атмосфере
- •Характеристики влажности воздуха
- •Суточный и годовой ход влажности воздухА
- •Изменение влажности с высотой
- •Общие условия фазовых переходов воды в атмосфере
- •Испарение и испаряемость Упругость насыщения над разными поверхностями
- •Скорость испарения
- •Суточный и годовой ход испарения
- •Облачность. Классификация облаков
- •Годовой ход туманов
- •Химический состав осадков
- •Продукты наземной конденсации:
- •Водный баланс на земном шаре
- •Программная лекция 1 из модуля 2 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения»
- •Проблемная лекция 1 из модуля 1 «общие положения радиационного режима в атмосфере. Основные понятия и законы излучения» основные законы лучистой энергии
- •Потоки солнечной энергии
- •Факторы, которые влияют на приход прямой радиации к земной поверхности
- •Рассеянная и суммарная солнечные радиаци
- •Суммарная радиация (q) - это сумма прямой (s') и рассеянной радиации (d).
- •Альбедо земной поверхности
- •Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы
- •Радиационный баланс деятельной поверхности
- •Природа парникового эффекта, его глобальные экологические и социальные следствия
- •Программная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Проблемная лекция 2 из модуля 2 «термодинамика атмосферы. Адиабатические процессы»
- •Потенциальная температура
- •Влажноадиабатические изменения температуры
- •Псевдоадиабатический процесс
- •Энергия неустойчивости, конвекция и ускорение конвекции
- •Термическая стратификация атмосферы
- •Уровень конвекции
- •Инверсии в тропосфере
- •Инверсии свободной стратосферы
- •Вопросы для самопроверки
- •Программная лекция 3 из модуля 2
- •«Тепловой режим атмосферы.
- •Суточный и годовой ход температуры воздуха.
- •Тепловой режим почвы и водных бассейнов»
- •Проблемная лекция 3 из модуля 2
- •Температура воздуха на разных широтах
- •Температурные аномалии
- •Суточный и годовой ход температуры воздух Суточный ход температуры
- •Годовой ход температуры воздуха
- •Заморозки
- •Тепловой баланс деятельной поверхности и атмосферы Тепловой баланс деятельной поверхности
- •Тепловой баланс системы Земля-атмосфера
- •Тепловой баланс почвы и воды
- •Изменение температуры почвы с глубиной
- •Нагревание и охлаждение водоемов
- •Вопросы для самопроверки
- •Проблемная лекция 1 из модуля 3
- •Программная лекция 1 з модулю 3
- •Теплооборот, влагообмен и атмосферная циркуляция как климатообразующие факторы
- •Влияние географической широты на климат
- •Изменение климата с высотой
- •Влияние распределения моря и суши на климат
- •Континентальность климата, индексы континентальности
- •Орография и климат
- •Океанические течения и климат
- •Влияние снежного и растительного покрова на климат
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Термическая циркуляции в атмосфере
- •Общая циркуляция атмосферы
- •Циркуляция над однородной поверхностью
- •Циркуляция в реальной атмосфере
- •Пассаты
- •Антипассаты
- •Муссоны
- •Местные ветры
- •Горно-долинные ветры
- •Ледниковые ветры
- •Маломасштабные вихри
- •Служба погоды
- •Синоптический анализ и прогноз
- •Долгосрочные прогнозы
- •Принципы классификации климатов
- •Климат украины
- •Факторы, которые вызывают изменения климата
- •Изменения земного климата в прошлом и их причины
- •Колебание климата в 20-м веке
- •Использованная литература
Термическая циркуляции в атмосфере
Поскольку в теплом воздухе изобарические поверхности располагаются на больших расстояниях друг от друга, чем в холодном, то возникает замкнутая циркуляция воздуха.
Пусть сначала температура и давление на всех участках горизонтальной поверхности одинаковые и изменение давления с высотой над этими участками тоже одинаковы. Тогда изобарические поверхности располагаются горизонтально, так что у поверхности земли на всех высотах отсутствует горизонтальный градиент давления.
Пусть потом в районе В температура повысится и нагревание постепенно распространится в вышележащие слои. Изобарические поверхности над этим районом начнут подниматься и расходится. Так как барическая степень с высотой увеличивается, а в теплом воздухе она больше, чем в холодном, то чем выше уровень, тем более поднимается изобарическая поверхность. На верхних уровнях давление над районом В окажется больше, чем над районами А и С, то есть возникает горизонтальный градиент давления и начнется движение воздуха от большего давления к меньшего (на рисунке 2.4 оно показано стрелками).
Рисунок 2.4 – Схема термической циркуляции атмосферы
Это движение приведет к изменению давления и на нижних уровнях: в районе В вследствие оттока воздуха оно понизиться, а в районах А и С вследствие притока воздуха повысится. Соответственно в районе В изобарические поверхности на нижних уровнях опустятся, а в районах А и С – поднимутся. Теперь и на нижних уровнях возникнет горизонтальный градиент давления и начнется движение воздуха от большего давления к меньшему, то есть из районов А и С воздух будет перемещаться в район В, а из района В начнется отток воздуха в районы А и С. Этот отток будет компенсироваться восходящими движениями теплого воздуха в районе В, а над районами А и С воздух, который прилегает сверху, будет опускаться. Таким образом, между нагретым районом В и не нагретыми районами А и С возникает замкнутая термическая циркуляция воздуха, которая состоит из четверых ветвей: над теплой поверхностью – восходящее движение, над более холодной – нисходящее, у земной поверхности – движение от холодной области к теплой, на высоте – движение от теплой области к холодной.
Общая циркуляция атмосферы
Общей циркуляцией атмосферы называется совокупность основных воздушных течений на земном шаре. Общая циркуляция осуществляет обмен воздухом между разными районами Земли. Воздушные течения разнообразного характера и масштаба возникают и поддерживаются неодинаковым нагреванием и охлаждением земной поверхности и воздуха на разных широтах, а также над сушей и над морем.
Распределение течений общей циркуляции в отдельный момент можно увидеть на ежедневных синоптических картах.
К основным крупномасштабным атмосферным движениям, которые входят в общую циркуляцию, относятся:
воздушные течения, вызванные разностью между температурой разных широтных зон близи поверхности земли и на высотах;
струйные течения;
воздушные течения в циклонах и антициклонах, которые обеспечивают межширотный обмен воздуха;
пассаты;
муссоны.
В большей части атмосферы течения общей циркуляции почти геострофичны, то есть направленные почти по изобарам. Только в слое трения воздушные течения значительно отклоняются от изобар. Кроме того, на экваторе и вблизи него как у земной поверхности, так и на высотах, отклоняющая сила равняется нулю или очень маленькая. Направление движений воздуха почти совпадает с направлением горизонтального градиента давления.
Рассмотрим, как образуются области высокого и низкого давления над земной поверхностью.
На поверхности Земли выделяют насколько поясов атмосферного давления. Пояса атмосферного давления образуются в результате неравномерного распределения солнечного тепла на земной поверхности.
Воздух – это смесь различных газов. При нагревании все газы расширяются, т.е. увеличивают свой объем. Это происходит потому, что расстояние между молекулами воздуха увеличивается.
При охлаждении все газы сжимаются, т.е. уменьшаются в объеме. Это происходит потому, что расстояние между молекулами воздуха сокращается
.
Сильно нагретый воздух вблизи экватора расширяется. Становится легче и поэтому поднимается, т.е. происходят восходящее движение воздуха. Образуется область низкого давления у поверхности Земли на экваторе.
У полюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжелым и опускается, т.е. происходит нисходящее движение воздуха. В связи с этим у поверхности Земли вблизи полюсов формируется область высокого давления.
Воздух все время движется из области высокого давления в область низкого. Поэтому, поднявшись над экватором воздух, растекается к полюсам. Но вследствие вращения Земли вокруг своей оси воздух постепенно отклоняется. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 30° с.ш. или ю.ш. При этом он образует в обоих полушариях области высокого давления.
Рассмотрим, какая зависимость существует между поясами атмосферного давления и осадками.
На экваторе в поясе низкого атмосферного давления нагретый воздух содержит много влаги. Поднимаясь вверх, он охлаждается и становится насыщенным. Поэтому в области экватора образуется, много облаков и идут обильные осадки.
В поясах высокого давления преобладают нисходящие токи. Холодный воздух, опускаясь, содержит мало влаги. При опускании он сжимается и нагревается, благодаря чему удаляется от состояния насыщенности, становится суше. Поэтому в областях высокого давления осадков выпадает мало.