Климатические пояса и атмосферное давление
Атмосферное давление зависит от климатических поясов освещённости и увлажнения, от нагрева Земли лучами Солнца. Причина возникновения поясов атмосферного давления – разница температур самих воздушных масс, вследствие нагрева от земной поверхности. Из-за шарообразной формы Земли, разные участки прогреваются Солнцем неравномерно. Это влияет на образование различных зон атмосферного воздействия.
Причем здесь температура воздуха и пояса низкого и высокого давления? Чем отличается холодный воздух от тёплого? Какие существуют пояса атмосферного давления?
Плотность холодных масс воздуха больше тёплых. А чем больше плотность, тем воздух тяжелее. В полярных районах холодно, даже летом. Холодный воздух плотный и тяжелый. Поэтому, там высокое атмосферное давление. Другими словами, арктический и антарктический полярные зоны – это пояса высокого давления Земли. В экваториальных районах всегда жарко. Тёплый воздух – лёгкий. Поэтому на экваторе – пояс низкого давления Земли.
Пояса давления на земном
В районах тропиков тоже жарко, но при этом формируется тропический пояс высокого атмосферного давления. В чём причина возникновения такого несоответствия при жарких и сухих тропиках?
Всё просто. На экваторе теплый воздух поднимается до верхних пределов тропосферы, и имеет определённую плотность, которая постепенно изменяется по мере охлаждения воздуха. Растекаясь от экватора к тропическим зонам, те же воздушные массы, но уже с другой плотностью и холодные, опускаются к поверхности Земли из тропосферы, (см. «Пояса увлажнённости Земли»).
Между двумя поясами высокого давления (между тропическими и полярными) лежит зона с низким давлением. То есть, выполняется чередование:
- Экватор – низкое атмосферное д.;
- Тропики – высокое атмосферное д.;
- Умеренные зоны – н.д.;
- Полярные – в.д.
- Сухой климат – Арктический и Антарктический, Тропические – пояса высокого атмосферного давления.
- Влажный климат – Умеренные и Экваториальный – пояса низкого атмосферного давления.
Атмосферное давление
Атмосферное давление – сила, с которой атмосфера давит на земную поверхность.
В каждой точке оно определяется весом размещённого выше воздуха.
Так, атмосферное давление на 1 см2 составляет 1 кг 33 г. Также давление измеряется в мм ртутного столба. Нормальное атмосферное давление – 760 мм. рт. ст.., это значение зафиксировано на высоте 0 метров (уровне моря) на широте 45° и является стандартом.
С высотой атмосферное давление понижается на 100 мм рт. ст. на каждый 1 км подъема и измеряется барометром-анероидом или ртутным барометром.
На атмосферное давление влияет температура: во время нагревания воздух расширяется и поднимается вверх, создавая область низкого давления; во время охлаждения – наоборот, опускается и создает область высокого давления.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности имеет зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а, следовательно, и изменением давления. На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются солнечным теплом по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.
На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).
В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности возле экватора устанавливается низкое атмосферное давление.
В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: СевероАтлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский. Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами. Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом.
В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский. Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.
В полярных широтах под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60- 65°.
Зависимость между поясами давления и осадками.
В климатических поясах с низким атмосферным давлением преобладают осадки в большом количестве. И, наоборот – в климатических зонах с высоким давлением воздушных масс осадки наблюдаться в меньшей мере. Почему так? Потому, что происходит процесс конденсации водяных паров в капли жидкости при подъёме тёплых воздушных масс в тропосферу. Это физическое явление характерно для климатических поясов с низким атмосферным давлением – экваториальных и умеренных зон.
Зависимость между поясами атмосферного давления и осадками
§12. Давление воздуха и осадки на разных широтах
Это я знаю
1. Почему в области экватора у поверхности Земли атмосферное давление низкое, а в верхних слоях тропосферы – высокое?
В области экватора земная поверхность получает много тепла. Она нагревает атмосферный воздух в приземных слоях. Легкий теплый воздух поднимается вверх, поэтому у поверхности формируется область низкого давления. Теплый воздух с большим количеством водяного пара поднимаясь, охлаждается. Выпадают ливневые осадки. В верхние слои атмосферы восходящий воздух попадает уже охлажденным, с повышенным давлением.
2. В каких широтах располагаются пояса пониженного атмосферного давления, а в каких – повышенного атмосферного давления?
Пояса пониженного давления формируются в экваториальных и умеренных широтах. Повышенное давление наблюдается у полюсов и в тропических широтах.
3. Назовите основную причину образования поясов атмосферного давления.
Основная причина формирования поясов давления – неравномерное поступление тепла на земную поверхность.
4. С чем связано распределение облачности и осадков на Земле?
Облачность и осадки зависят от распределения температур и давления. Помимо этого на осадки влияют рельеф, ветры, океанические течения.
Это я могу
5. По карте на рисунке 29 определите, каково среднегодовое количество осадков на пересечении нулевого меридиана и Северного тропика. Сравните со среднегодовым количеством осадков в вашей местности.
Пересечение нулевого меридиана и Северного тропика находится на территории пустыни Сахара. Здесь выпадает менее 100 мм осадков в год. На большей части территории России выпадает осадков больше этого показателя.
6. Сопоставляя карту на рисунке 29 и физическую карту мира, определите территории, на которых в год выпадает осадков: менее 100 мм; от 500 до 1000 мм; 2000 мм и более. Объясните, как это связано с распределением поясов атмосферного давления.
Менее 100 мм осадков выпадет в тропиках на севере Африки (пустыня Сахара), на западных побережьях в тропических широтах Африки и Южной Америки, во внутренних районах Антарктиды, на севере Гренландии и Канадского Арктического архипелага, на большей части Аравийского полуострова, во внутренних районах Евразии.
500-1000 мм: Атлантическое побережье Евразии, Северной Америки, Южной Америки; восточные побережья Евразии и Австралии.
Более 2000 мм осадков в год выпадает в экваториальных широтах: в бассейне Амазонки, Ганга, на побережье Гвинейского залива, на островах Индонезии, Филиппин. В умеренных широтах такое количество осадков выпадает на западном побережье Южной Америки и на побережье залива Аляска.
Нормальное атмосферное давление
За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.
Опыт Торричелли
Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.
Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).
Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.
Рис. 2. Опыт Торричелли
1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.
Воздушные массы Австралии
Этот самый маленький материк планеты располагается в приэкваториальных и тропических широтах, для которых характерна высокая суммарная солнечная радиация.
Кроме этого большую роль играет Тихий океан и существующая система пассатных воздушных течений.
Замечание 1
Материк лежит в 3-х климатических поясах – субэкваториальном, тропическом, субтропическом, остров Тасмания находится в умеренном поясе.
Вблизи экватора на востоке Тихого океана атмосферная циркуляция зимой и летом более или менее одинакова. В значительной степени картина меняется на западе материка и между сезонами года возникают существенные различия.
Рисунок 1. Циркуляция воздушных масс над Австралией. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В летний период вся пассатная циркуляция сдвигается к северу. В субэкваториальном климатическом поясе в зимний период господствуют экваториальные воздушные массы, а в летний период – тропические.
В тропическом поясе, который делится на две области – влажный климат на востоке и сухой на западе, в течение всего года господствуют тропические воздушные массы.
- Курсовая работа 470 руб.
- Реферат 230 руб.
- Контрольная работа 200 руб.
Тропический климатический пояс на территории Австралии занимает самую большую площадь и делится на три климатические области:
- область средиземноморского климата на юго-западе материка;
- область континентального климата в центральной части;
- область влажного климата на юго-востоке.
Зимой в тропическом климатическом поясе господствующими являются тропические воздушные массы, а в летний период им на смену приходит умеренный воздух Южного полушария.
Остров Тасмания в течение всего года находится под влиянием умеренных воздушных масс.
Сдвиг пассатной циркуляции создает систему воздушных потоков из Южного полушария в Северное в сторону Евразии. Приближаясь к Евразии, пассат Северного полушария отклоняется в сторону пониженного давления над материком и переходит в летний юго-восточный муссон.
В это время Австралия и острова осадков получают очень мало. Большое количество осадков в июле получает крайний юг материка, Тасмания и Новая Зеландия, потому что попадают под воздействие циркуляции умеренных широт и влагу приносят западные ветры.
Осадки в виде снега выпадают в высокогорьях юго-восточной Австралии.
Сильнее всего Австралия прогревается в январе, Евразия же в это время охлаждается, в результате происходит изменение в распределении воздушных течений.
Над Австралией формируется область пониженного атмосферного давления, куда устремляется воздух, как Северного, так и Южного полушарий.
Под влиянием силы Кориолиса пассат Северного полушария отклоняется и меняет свое направление вблизи экватора, перейдя который он принимает северо-западное направление и в виде влажного экваториального муссона приходит в северную часть материка и на острова.
Действие пассата здесь очень интенсивное, оставив большое количество осадков на восточном побережье и перевалив через горы Восточной Австралии, он трансформируется в сухой воздушный поток.
Окраинные части материка за январь получают большое количество осадков.
Южная и юго-западная часть материка в это время находятся под влиянием восточной периферии Южно-Индийского максимума, а также ветров с юга и осадков не получают.
Тасмания и Новая Зеландия в течение года находятся под воздействием западного переноса воздушных масс. Воздушные массы, благодаря плоскому рельефу, могут проникать далеко вглубь, не встречая никаких препятствий.
Климатические пояса Австралии
Между экватором и материком находятся мелкие острова и северная часть Новой Гвинеи, расположенные в экваториальном климатическом поясе с господствующими экваториальными воздушными массами и восходящими токами воздуха.
Температура в течение года здесь остается без изменений и в среднем составляет +24, +28 градусов.
Северная часть Австралии, юг Новой Гвинеи и ряд островов располагаются в пределах субэкваториального пояса, где четко выражена сезонность климата. Зима сухая, а лето очень влажное.
Атмосферное давление в тропическом поясе
Между основными поясами расположены переходные климатические пояса: субэкваториальный, субтропический, субарктический, субантарктический.
В зоне пониженного атмосферного давления между 5—10° по обе стороны от экватора господствует Экваториальный климат — климат экваториальной депрессии. В Евразии отмечается уменьшение осадков по территории с запада на восток.
В Северной Америке горные хребты Кордильер являются естественной границей, отделяющей побережье с морским климатом от внутри материковых районов с континентальным климатом.
Погода, в отличие от климата — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление).
Климат в узком смысле — локальный климат — характеризует данную местность в силу её географического местоположения. Несовпадения с ними в конкретные периоды считаются отклонениями от этих норм.
Важнейшим элементом климата, влияющим на остальные его характеристики, в первую очередь на температуру, является лучистая энергия Солнца.
В тропосфере к ним относят пассаты, муссоны, а также переносы воздушных масс, связанные с циклонами и антициклонами. В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах.
Зонально-региональное распределение атмосферного давления на уровне моря
У земной поверхности барическое поле дифференцируется на пояса и регионы.
В экваториальном поясе шириной приблизительно 10° широты в течение всего года существует низкое (1000—1008 мб) атмосферное давление — экваториальная депрессия. Движущей силой ее формирования является скрытая теплота парообразования. От общей массы воды, испарявшейся в тропических океанах в полосе шириной в 70° (от 35° с. ш. до 35° ю. ш.), 75% поступает в экваториальный пояс. Тепловая энергия порождает огромную кинетическую, поднимающую воздух до 18 км высоты.
Экваториальный минимум — не однообразная сплошная лента низкого давления, какой она представлялась до недавнего времени. На фоне общей депрессии непрерывно возникают и исчезают области повышенного давления, хотя, конечно, по интенсивности они не сравнимы с антициклонами умеренных широт. С переменой давления связаны изменения погоды, грозы, шквалы ветров. Причина колебаний давления в экваториальном поясе гидротермическая, связанная с выделением скрытой теплоты парообразования при встрече воздушных масс, хотя бы немного отличающихся одна от другой.
Ветры в этой полосе случайны и кратковременны, господствует безветрие, и вся полоса называется штилевой.
При восходящей конвекции происходит конденсация пара, и влага, как принесенная на экватор из тропических поясов, так и испарившаяся на месте, выпадает обильными экваториальными дождями, которые называются зенитальными (по положению Солнца в зените).
В тропических широтах, между 35 и 20° обоих полушарий, на океанах располагаются тропические, или субтропические, барические максимумы с нисходящими воздушными токами: Азорский и Гавайский в северном полушарии, Южноатлантический, Южнотихоокеанский и Южноиндийский в южном. Давление в них 1022—1026 мб. Они держатся весь год.
Образование тропических барических максимумов сторонники классической схемы циркуляции атмосферы объясняли опусканием воздуха, поднявшегося над экватором и перенесенного в тропические широты в верхней тропосфере (этот перенос называли антипассатами, существование которых не подтвердилось). Теперь на основании анализа карт синоптических и барической топографии, а также данных высокотропосферных аппаратов выяснено, что тропические максимумы образуются путем регенерации антициклонов, переместившихся из средних широт до критических параллелей 35°, на которых резко меняется значение кориолисо-вой силы. На экваторе она равна нулю, антициклоны сюда не проникают, что служит одной из причин существования экваториальной депрессии.
На материках в соответствии с их термическим режимом барическая система меняется от зимы к лету. В летнюю часть года каждого полушария на суше давление нормальное или пониженное (в Австралии, в Южной Африке), в тропиках Южной Азии, как мы уже видели, стоит глубокий (994 мб) Ирано-Тарский минимум. В январскую часть года, зимнюю в северном полушарии, Азорский и Гавайский максимумы сливаются с Сибирским (1040 мб) и Североамериканским (1022 мб), образуя над субтропическими умеренными широтами всего северного полушария непрерывную полосу высокого давления.
В зиму южного полушария (июльская часть года) над материком Австралии формируется незначительный Австралийский максимум (1020 мб).
