Значение амтосферы для географической оболочки

2 Значение амтосферы для географической оболочки

 

1.Значение атмосферы исключительно велико и многообразно, поскольку она является посредником между Землей и Космосом и тесно взаимодействует со всеми другими земными оболочками –гидросферой (особенно океаносферой), литосферой, биосферой.

2.Атмосфера защииает органический мир Земли от пагубного воздействия ультрафиолетовой солнечной радиации, корпускулярных потоков, космических лучей различного происхождения. Она служит броней для железо-каменных метеорных потоков. Она создает благоприятные тепловые условия для жизни на земной поверхности, предохраняя ее от губительного зноя и леденящего холода. Без атмосферы не было бы ни осадков, ни ветра, ни звука, ни сумерек, ни полярных сияний и никаких других метеорологических явлений. Воздух атмосферы современного состава, будучи сам в значительной степени продуктом жизнедеятельности организмов, нужен всему живому. Таким образом,Земля защищена атмосферой от губительного для всего живого ульлтрафиолетового излучения, от метеоритов, от перегрева днем и ночного переохлаждения.

3. Между атмосферой и живой поверхностью происходит непрерывный обмен теплом и влагой. Причем, основным аккумулятором тепла и поставщиком влаги является Мировой океан. Кроме того, Мировой океан, наряду с зеленым покровом суши, выполняет функции легких нашей планеты: он активный поглотитель двуокиси углерода, содержащейся в воздухе, и в то же время – место обитания водорослей вносящих большой вклад в снабжение атмосферы кислородом.

4. Атмосфера в своем развитии тесно связана и с литосферой. Благодаря геологическим и геохимическим процессам она получила и продолжает получать из недр Земли значительную часть газов. Колебания температуры, ветер, осадки являются экзогенными факторами рельефообразования.

5.Воздух необходим для дыхания.

6. Атмосфера играет важную роль в хозяйственной деятельности человека и испытывает серьезное антропогенное воздействие, особенно в последние десятилетия. Оно чаще всего отрицательное Тому много примеров глобального масштаба. Загрязнение атмосферы диоксидом углерода и другими газами способствует поглощению земного излучения и повышению температуры воздуха. Уничтожение лесов, особенно экваториальных, ослабляет поступление в атмосферу кислорода. Рост концентраций аэрозолей, выбросы тепловых отходов, разрушение озонового слоя, изменения в характере поворхности суши ( распашка земель, мелиорация) и океана (нефтяная пленка), военные действия – все это влияет на атмосферу и климат и может вызвать цепную реакцию ряда нежелательных природных явлений.

7. Но самыми страшными климатическими ( и не только) последствиями могут обернуться ядерные войны, которые способны вызвать радиационный мутагенез и загрязнение атмосферы пылью и дымом пожарищь, то есть аэрозольную климатическую катастрофу. Климатическим эффектом станет быстрое ( за несколько дней), глубокое (на несколько десятков градусов) и длительное ( на несколько месяцев) похолодание до минусовых значений даже в экваториальных широтах. На планете может наступить «ядерная зима». Все это свидетельствует онеобходимости разумного сочетания хозяйственной и политической деятельности с охраной атмосферы в международном масштабе.

3 Погода и климат

 

Погода – физическое состояние атмосферы в данное время над определенной территорией. Элементы погоды – температура воздуха, влажность, облачность, осадки, атмосферное давление, ветер. Атмосферные явления – гроза, туман, метель, пыльная буря и др. Погода = это сочетание, своеобразный ансамбль всех ее элементов, которые взаимозависимы и закономерно меняются во времени и пространстве. Погода представляет собой внешнее проявление процессов, происходящих в атмосфере.

Характерные свойства погоды – изменчивость и многообразие. Изменения погоды могут быть периодическими и непериодическими.

Периодические изменения погоды обусловлены суточными и годовыми различиями в поступлении солнечной радиации. С ними связаны регулярные суточные и сезонные изменения всех элементов погоды. Суточные изменения весьма закономерны и четко выражены в жарком поясе, а во внетропических широтах нарушаются активной циклонической деятельностью. Годовые изменения в жарком поясе связаны не столько с термикой, сколько с режимом увлажнения. Во внетропических широтах, наоборот, лето и зима – прежде всего термические сезоны года.

Непериодические изменения погоды обусловлены адвекцией воздушных масс и фронтальными процессами. Они хотя и наблюдаются во всех районах Земли, характерны , прежде всего, для умеренных и холодных поясов, что мы ощущаем в повседневной жизни.

Климат - многолетний режим погоды. Классификация климатов, климатические пояса.

Классификация климатов по Б.П.Алисову разработана в 40-х годах 20 в. советским климатологом Б.П. Алисовым. Эта классификация – генетическая, т.к. основана на распространении географических типов воздушных масс. В ее основе – типы воздушных масс и их перемещение по сезонам года.

Выделяются 13 климатических поясов, из которых 7 основных и 6 переходных. Для основных поясов характерно господство в течение всего года одной воздушной массы. Для переходных – двух воздушных масс, которые меняются по сезонам года. Границами климатических поясов являются крайние положения климатических фронтов летом и зимой.

В каждом климатическом поясе различают до 4 климатических областей (они различаются режимом температуры и увлажнения) – океаническая, континентальная, западных и восточных побережий.

Экваториальный климатический пояс. Здесь весь год господствуют экваториальные воздушные массы, атмосферное давление пониженное. Температуры в течение года 24 – 28˚С, годовые максимумы до 35˚С, минимумы – до 20˚С. годовые амплитуды температур – до 5, суточные – 10-15˚С.

Относительная влажность воздуха – 85%, годовая сумма осадков – 2-3 тыс. мм в год, выпадают равномерно. Коэффициент увлажнения – более 1.

Выделяют материковую и океаническую области, но существенных различий между ними не наблюдается.

Субэкваториальный климатический пояс. Летом здесь господствуют экваториальные, зимой – тропические воздушные массы. Хорошо выражены сезонные различия и прежде всего в выпадении осадков.

А) материковая область – средние температуры самого теплого месяца 32˚С, самого холодного 20-16˚С. Годовая сумма осадков – 1-2 тыс. мм в год, выпадают неравномерно, большая часть летом.

Б) океаническая область - по сравнению с материковой большее количество осадков, большая влажность воздуха, относительно ровный ход температур в течение года (20-24˚С).

Тропический климатический пояс. Весь год преобладают тропические воздушные массы, на больших территориях господствуют пассаты, большое количество солнечной радиации, малая облачность, высокое эффективное излучение, большие суточные амплитуды температур.

А) материковая область – температуры самого теплого месяца 32˚С, самого холодного 15-20˚С. Годовые амплитуды достигают 15-20˚С. Суточные амплитуды – до 40˚С. Почва может нагреваться до 80 ˚С. Здесь зарегистрирован абсолютный максимум температуры на Земле +58˚ С.

Воздух очень сухой, относительная влажность около 30%. Годовая сумма осадков – менее 250 мм в год.

Б) климат западных побережий испытывает большое влияние холодных течений. Температуры здесь самые низкие в тропических широтах (самый теплый месяц 20˚С, самый холодный 15˚С). Осадков выпадает мало – менее 100 мм, но относительная влажность высокая – 80-90%. Часты ночные туманы и росы.

В) климат восточных побережий формируется под влиянием муссонной циркуляции и теплых течений. Температура самого теплого месяца 26˚С, самого холодного 18˚С. Осадков много (около 1000 мм), выпадают неравномерно, преимущественно летом.

Г) климат океанической области во многом схож с экваториальным климатом. Отличия в невысокой облачности, небольшом количестве осадков. Характерны устойчивые ветры (пассаты). Годовые амплитуды температур небольшие, температура самого теплого месяца 26˚С, самого холодного 20˚С.

Субтропический климатический пояс. Летом здесь господствуют тропические, зимой – умеренные воздушные массы.

А) материковая область характеризуется жарким летом (32˚С), неустойчивой, относительно холодной зимой (5˚С). Осадков мало – 200-500 мм за год.

Особая разновидность климата сформировалась в высокогорных пустынях Азии. Лето здесь прохладное, зима холодная до -18˚С, осадков мало – 80 мм в год.

Б) климат западных побережий (средиземноморский). Зима мягкая, дождливая +12-10˚С, лето жаркое и сухое до +25˚С. Годовая сумма осадков – 400-600 мм, выпадают преимущественно зимой.

В) климат восточных побережий формируется муссонами. Характерна необычайно холодная зима для субтропических широт (–10˚С), т.к. на материке устанавливается область высокого давления, дует континентальный муссон. Летом дует муссон с океана, средние температуры +20-24˚С. Осадки выпадают преимущественно летом, общая сумма – 500-600 мм в год.

Г) океаническая область имеет более ровный ход температур, большую влажность по сравнению с материковым климатом. Осадки выпадают равномерно годовая сумма до 1000 мм в год, температура самого теплого месяца +20˚, самого холодного +12˚С.

Умеренный климатический пояс характеризуется господством умеренных воздушных масс, западного переноса, активной циклонической деятельностью. Погода очень неустойчива. Хорошо выражены 4 сезона года.

А) в материковой области лето теплое, на юге жаркое (+10 + 24˚С), зима холодная, с устойчивым снежным покровом (до –15-40˚С). Годовые амплитуды до 60˚С. Осадки 300 – 700 мм в год, их количество уменьшается вглубь материка. Большая часть осадков выпадает летом.

Б) климат западных побережий испытывает большое влияние западных ветров, а значит океана. Лето нежаркое (+10+16 ˚С), зима мягкая (0 ˚С), не устанавливается устойчивый снежный покров. Осадки – 800 мм в год, выпадение равномерное.

В) климат восточных побережий – муссонный климат. Лето дождливое, нежаркое (+15˚С), зима сухая, холодная (-8 – 20˚ С). Осадки – 500 – 1000 мм в год, выпадение преимущественно летом (90%).

Г) в океанической области температуры самого холодного месяца более 0˚С, самого теплого – не более +20˚С. Сумма осадков – 1000 мм в год. В южном полушарии при разгуле западных ветров на океанических просторах часты штормы – т.наз. «ревущие 40-50 широты».

Субарктический и субантарктический климатические пояса. Летом господствуют умеренные, зимой – арктические (антарктические) воздушные массы.

А) материковая область выражена только в северном полушарии. Лето короткое, но относительно теплое (до 10˚С), зима суровая, малоснежная (до -40˚С). Здесь зарегистрированы абсолютные минимумы температур северного полушария – Оймякон (-71˚С), Верхоянск (-68˚С). Годовые амплитуды большие, осадков немного – 300 мм и менее, большая их часть выпадает летом.

Б) океаническая область ярче представлена в южном полушарии. Температуры лета +4 +8˚С, зимы –4 –10˚С. Годовые амплитуды не более 20˚С. Осадки равномерны в течение года, их годовая сумма 200 – 500 мм.

Арктический и антарктический климатические пояса. Весь год преобладает воздействие арктических (антарктических) воздушных масс.

А) материковая область характеризуется очень суровой зимой и холодным летом, температура каждого месяца ниже 0 С. Вблизи южного полюса средние температуры января составляют -14˚С, июля – 64˚С.

Б) океанический климат формируется над Северным Ледовитым океаном. Средняя температура января –25 – 40˚С, июля 0˚ С, осадков – менее 250 мм в год

4 Общая циркуляция атмосферы

Общая циркуляция атмосферы – это совокупность воздушных течений крупного масштаба в тропо- и стратосферах. В результате происходит обмен воздушными массами в пространстве, что способствует перераспределению тепла и влаги.

Факторы, определяющие общую циркуляцию атмосферы:

1.  Неравномерное распределение солнечной энергии по земной поверхности и как следствие, неравномерное распределение температуры и атмосферного давления.

2.  Силы Кориолиса и трения, под влиянием которых воздушные потоки приобретают широтное направление.

3.  Влияние подстилающей поверхности: наличие материков и океанов, неоднородность рельефа и др.

Распределение воздушных течений в земной поверхности имеет зональный характер. В экваториальных широтах – затишье или наблюдаются слабые переменных ветры. В тропической зоне господствуют пассаты. Пассаты – постоянные ветры, дующие от 30-х широт к экватору, имеющие в северном полушарии северо-восточное, в южном – юго-восточное направления. В 30-35˚ с. и ю.ш. – зона затишья, т.наз. «конские широты». В умеренных широтах преобладают западные ветры (в северном полушарии юго-западные, в южном – северо-западные). В полярных широтах дуют восточные (в северном полушарии северо-восточные, в южном – юго-восточные) ветры.

В действительности система ветров над земной поверхностью гораздо сложнее. В субтропическом поясе во многих районах пассатный перенос нарушается летними муссонами. В умеренных и субполярных широтах огромное влияние на характер воздушных течений оказывают циклоны и антициклоны, а на восточных и северных побережьях – муссоны. Кроме этого, во многих районах образуются местные ветры, обусловленные особенностями территории.

Циклоны и антициклоны. Для атмосферы характерны вихревые движения, крупнейшими из которых являются циклоны и антициклоны.

Циклон – это восходящий атмосферный вихрь с пониженным давлением в центре и системой ветров от периферии к центру, направленных в северном полушарии против, в южном – по часовой стрелке.

Циклоны делят на тропические и внетропические. Рассмотрим внетропические циклоны. Диаметр внетропических циклонов в среднем около 1000 км, но бывают и более 3000 км. Глубина (давление в центре) – 1000-970 гПа и менее. В циклоне дуют сильные ветры, обычно до 10-15 м/сек, но могут достигать 30 м/сек и более. Средняя скорость перемещения циклона – 30-50 км/час. Чаще всего циклоны перемещаются с запада на восток, но иногда идут с севера, юга и даже востока. Зона наибольшей повторяемости циклонов – 80-е широты северного полушария.

Циклоны приносят пасмурную, дождливую, ветреную погоду, летом – похолодание, зимой – потепление.

Тропические циклоны (ураганы, тайфуны) образуются в тропических широтах, это одно из наиболее грозных и опасных явлений природы. Их диаметр несколько сотен километров (300-800 км, редко более 1000 км), но характерна большая разница в давлении между центром и периферией, что вызывает сильные ураганные ветры, тропические ливни, сильные грозы.

Антициклон – это нисходящий атмосферный вихрь с повышенным давлением в центре и системой ветров от центра к периферии, направленных в северном полушарии по часовой стрелке, в южном – против. Размеры антициклонов такие же, как у циклонов, но в поздней стадии развития могут достигать до 4000 км в диаметре. Атмосферное давление в центре антициклонов обычно 1020-1030 гПа, но может достигать и более 1070 гПа. Наибольшая повторяемость антициклонов – над субтропическими зонами океанов.

Для антициклонов характерна малооблачная, без осадков погода, со слабыми ветрами в центре, зимой – сильные морозы, летом – жара.

Муссоны. Муссоны – сезонные ветры, изменяющие направление два раза в год. Летом они дуют с океана на сушу, зимой – с суши на океан. Причина образования – неодинаковое нагревание по сезонам года суши и воды. В зависимости от зоны образования муссоны делят на тропические и внетропические.

Внетропические муссоны особенно выражены на восточной окраине Евразии. Летний муссон приносит с океана влагу и прохладу, зимний дует с материка, понижая температуру и влажность.

Тропические муссоны наиболее выражены в бассейне Индийского океана. Летний муссон дует от экватора, он противоположен пассату и приносит облачность, осадки, смягчает летнюю жару, зимний – совпадает с пассатом, усиливает его, принося сухость.

Местные ветры. Местные ветры имеют локальное распространение, их образование связано с особенностями данной территории – близостью водоемов, характером рельефа. Наиболее распространены бризы, бора, фён, горно-долинные и стоковые ветры.

Бризы (легкий ветер-фр) - ветры по берегам морей, крупных озер и рек, дважды в сутки меняющие направление на противоположное: дневной бриз дует с водоема на берег, ночной бриз – с берега на водоем. Бризы обусловлены суточным ходом температуры и соответственно давления над сушей и водой. Они захватывают слой воздуха 1-2 км. Скорость их невелика – 3-5 м/с. Очень сильный дневной морской бриз наблюдается на западных пустынных побережьях материков в тропических широтах, омываемых холодными течениями и холодной водой, поднимающейся у берега в зоне апвеллинга. Там он вторгается вглубь суши на десятки километров и производит сильный климатический эффект: снижает температуру, особенно летом на 5-7⁰ С , а в западной Африке до 10⁰С, увеличивает относительную влажность воздуха до 85%, способствует образованию туманов и рос. Явления, подобные дневным морским бризам можно наблюдать по окраинам больших городов, где отмечается циркуляция более холодного воздуха из пригородов к центру, т.к над городами существуют «тепловые пятна» в течение всего года.

Горно-долинные ветры обладают суточной периодичностью: днем ветер дует вверх по долине и по горным склонам, ночью- наоборот охлажденный воздух спускается вниз. Дневной подъем воздуха приводит к образованию кучевых облаков над склонами гор, ночью при опускании и адиабатическом нагревании воздуха облачность исчезает.

Ледниковые ветры – это холодные ветры, постоянно дующие со стороны горных ледников вниз по склонам и долинам. Они обусловлены выхолаживанием воздуха надо льдом. Их скорость 5-7 м/с, мощность несколько десятков метров. Они интенсивнее ночью, так как усиливаются ветрами склонов.

Фен ( от лат. теплый западный ветер) – теплый сухой порывистый ветер, дующий с гор в долины или предгорья. При фене температура у подножья с подветренной стороны гор за несколько часов может подняться на десятки градусов, а относительная влажность понизиться на 10-20%. Продолжительность фенов- от нескольких часов до нескольких суток. Фен образуется благодаря тому, что при подъеме по наветренному склону гор воздух нижнюю часть пути до уровня конденсации охлаждается по сухоадиабатическкому градиенту (1⁰/100м), а в верхней части по влажноадиабатическому градиенту (0,5⁰/100 м). При опускании воздух нагревается сухоадиабатически, поэтому к подножью гор он приходит с более высокой температурой. Абсолютная и относительная влажность фена, наоборот, пониженная. Уменьшение абсолютной влажности воздуха обусловлено образованием облаков и выпадением орографических осадков на наветренных склонах гор. Относительная влажность в фене понижается по мере роста температуры при опускании воздуха. Феновый эффект значительнее при большей высоте гор и в холодную половину года, когда выше исходная относительная влажность воздуха и ниже уровень конденсации на наветренной стороне хребта.

Климатический эффект фена значительный, особенно если он интенсивный и продолжительный. В местах постоянного развития фенов наблюдается аномальная повышенная температура воздуха. Фен может привести к сходу снежных лавин, к бурному таянию снегов в горах, к разливу горных рек, имеющих снеговое и ледниковое питание. Весной фен может вызвать преждевременное зацветание садовых растений и гибель соцветий. Летом фен либо ускоряет созревание хлебов и фруктов, либо губительно действует на них. В результате нередко случается летний листопад. Фены часты в Альпах ( Инсбрук – 75 суток в году), на Западном Кавказе и в Закавказье (Кутаиси -114 суток), на Алтае (Телецкое озеро -150 суток), на южном склоне Крымских гор, на восточном склоне Скалистых гор (от индейск. чинук – снегопад), на восточном подветренном склоне гор Сьерра-Невада, у подножья которых расположена безводная впадина «долина смерти» и во многих других горах. Бора (греч. – северный ветер)- сильный холодный порывистый воздух, дующий с низких гор в сторону относительно теплого моря. Она хорошо изучена в районе Новороссийской бухты на Черном море, на Адриатическом побережье в Югославии в районе г. Триеста. Бора случается зимой с ноября по март, когда к невысоким хребтам, расположенным вдоль побережья со стороны суши, с северо-востока подходит холодный фронт и сильный холодный ветер низвергается вниз по горному склону и приобретает скорость более 20 м/с, вызывая разрушения на суше. На поверхности воды штормовой ветер производит сильное волнение. Одновременно понижается температура воздуха нередко до минусовых значений. Вода, попадая на суда и береговые постройки, быстро замерзает покрывая их ледяной «корой».Под тяжестью льда суда могут подвергаться авариям. Профилактическая мера борьбы с борой – выход судов в открытое море на несколько десятков километров от берега, где ветер стихает.