big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Поле температуры в тропосфере

На картах (рис. 5 и 6) было представлено среднее поле приземной температуры в различные сезоны.

Отмеченные выше особенности распределения температуры присущи не только приземному слою воздуха, но и всей тропосфере, хотя в целом температура у поверхности земли, являясь нерепрезентативной, не может характеризовать распределение её в тропосфере.

Понижение температуры от тропиков к полюсам и к экватору достаточно хорошо видно из карт относительной топографии поверхности 500 над 1000 мб (рис. 8 и 9). На этих картах изогипсы ОТ5001000 — изолинии средней температуры слоя воздуха толщиной 5—6 км, особенно в северном полушарии, следуют не по кругам широт, а испытывают сильную деформацию. Благодаря различию в прогревании воздуха над материками и океанами в северном (полушарии зимой ложбины располагаются над материками, а гребни тепла — над океанами (рис. 8). Менее заметная и обратная деформация изогипс происходит в это время в южном полушарии. Здесь в январе, в разгар лета, материки прогреваются сильнее, чем океаны. Поэтому над материками образуются даже замкнутые области тепла с небольшими гребнями, направленными в сторону низких широт.

В южном полушарии прогревание материков летом приводит

Средняя относительнная топография поверхности 500 над 1000 мб. Декабрь - февраль

Средняя относительная топография поверхности 500 над 1000 мб Июнь - август

к образованию замкнутых очагов тепла над ними, несмотря на относительно малые размеры материков. Интересно, что в северном полушарии в сезон зимы в низких широтах также возникают небольшие области тепла. Как видно из карты относительной топографии (рис. 8), они располагаются узкими полосами около 10° с. ш., преимущественно над сушей и прилегающими наиболее теплыми участками океанов. Эти области очерчиваются изогипсой 576 гп. дкм, означающей, что средняя температура столба воздуха равна 9°,5. На севере азиатского и американского материков проходит изогипса со значением 492 гп. дкм, что соответствует приблизительно —33°. Таким образом, разность между максимальными и минимальными значениями средней температуры столба воздуха обусловлена различием притока солнечной энергии зимой между низкими и высокими широтами. Резче всего это выражено на суше, где прогревание и охлаждение подстилающей поверхности, а соответственно и воздуха происходит почти непосредственно.

В южном полушарии, где декабрь — февраль являются летними месяцами, разность температур между областью наибольшего прогрева воздуха над югом Африки и над 60° ю, ш., вдоль меридиана 40° в. д., составляет в это время всего 56 гп. дкм,. или 28°. В средних и высоких широтах южного полушария изогипсы относительной топографии описывают круги вдоль широт с небольшими отклонениями. Возмущение изогипс ограничивается теми широтами, где располагаются материки.

В июне — августе картина в обоих полушариях меняется (рис. 9). Значительное прогревание материков и меньшее прогревание поверхностных вод океанов в северном полушарии приводит к выравниванию изогипс вдоль широт. В южном полушарии также исчезает возмущение изогипс, однако выравнивание здесь происходит вследствие охлаждения материков южной зимой. Область тепла, широко опоясывающая земной шар, переходит в северное полушарие. Вместо исчезнувших гребней тепла над северными частями океанов появляются ложбины холода, хотя от северной зимы к северному лету происходит повсеместное повышение температуры. Ложбина холода над Атлантикой обусловлена относительно низкими температурами подстилающей поверхности в районе Баффиновой Земли и Гренландии, а над Тихим океаном — низкими температурами поверхностных вод, крайнего севера Тихого океана и морей, омывающих Чукотку и Аляску.

В южном полушарии, на всем протяжении от экватора до южного полярного круга, изогипсы проходят вдоль широт и, как и следовало ожидать, по сравнению с зимой сгущаются. Теперь разность температур между областью тепла над Северной Африкой и на 65° ю. ш. вдоль того же меридиана (40° в. д.) составляет 43°,0 вместо 28°,0 в декабре — феврале величина геопотенциала зимой на 65° ю. ш., равная 500—510 гп. дкм, в северном полушарии наблюдается в районе Шпицбергена и Земли Франца-Иосифа, т. е. около 80° с. ш. в, декабре - феврале,

Карты относительной топографии весенних и осенних месяцев (март —май и сентябрь — ноябрь) обнаруживают промежуточные черты между зимой и летом. В переходные сезоны полоса наиболее высоких температур совпадает с экваториальной зоной.

О сезонных изменениях средней температуры слоя воздуха, ограниченного изобарическими поверхностями 500 и 1000 мб, дает представление табл. 3, где приведены величины относительного геопотенциала, полученные путем осреднения их по кругам широт.

Здесь хорошо выражены не только сезонные изменения величины относительного геопотенциала, но и изменения ее между экватором и полюсами.

Для наглядного представления этих разностей построены рафики (рис. 10), на которых по вертикальной оси отложены величины относительного геопотенциала, а по горизонтальной— широты. Оказывается, что зимой в северном полушарии, севернее 60° с. ш., а также между экватором и 30° с. ш. средняя температура слоя выше, чем зимой в южном полушарии на тех же Широтах (рис. 10 а). В широкой зоне между 30 и 60° с. ш. средняя температура слоя в северном полушарии на 4—6 гп. дкм, или на 2,0—3°,0 ниже, чем в южном.

Летом картина иная. Как следует из рис. 10 6, во всех широтах северного (полушария летом относительный геопотенциал, а следовательно, и температура воздуха значительно выше, чем летом в южном полушарии. Разность эта достигает большой величины в высоких широтах и мала в экваториальной зоне. На широтах 60—65° она достигает 22 гп. дкм, или 11°,0, а на широте 30° составляет 8 гп. дкм, или 4°,0.

Сравнение значений среднеширотных приземных температур на одноименных широтах северного и южного полушарий показывает, что у поверхности земли величины их разностей заметно возрастают. Действительно, если в зоне между 30 и 60° зимой

Средние широтные величины относительного геопотенциала Н 500 1000 от экватора до высоких широт

разность температуры в слое между поверхностями 500 и 1000 мб составляет 2,5—3°0 то у поверхности земли, как следует из. табл. 4, эта разность вследствие радиационного охлаждения материков на широте 50° достигает 10°. На этих широтах приземный слой воздуха в северном полушарии оказывается значительно холоднее, чем в южном. Летом, наоборот, приземный слой воздуха в северном полушарии оказывается теплее. Величины разностей температуры как у поверхности земли, так и в слое между поверхностями 500 и 1000 мб приблизительно одного и того же порядка.

Значительную разность между температурами на одноименных широтах северного и южного полушарий летом можно объяснить только сильным прогреванием огромных материковых массивов северного полушария, в то время как преобладающая водная поверхность южного полушария прогревается медленно и достигает максимума лишь в августе. Зимой происходит обратный процесс. Вследствие охлаждения материков северного полушария средняя температура слоя между широтами 30 и 60° оказывается здесь ниже, чем над водными просторами океанов южного .полушария. Однако как зимой, так и летом в Арктике значительно теплее, чем в Антарктике. Исключение составляют лишь районы расположения замкнутых областей низких температур зимой над севером Азии и Северной Канадой.

Среднее распределение температуры по высоте в различных географических районах северного полушария также неодинаково, особенно над океаническими и континентальными районами. На рис. 11 а приведены кривые распределения средней температуры с высотой в Рейкьявике (Исландия) и Иркутске для января и июля. Как видно, в Рейкьявике (1) температура на разных высотах имеет небольшую годовую амплитуду, притом наименьшую в нижних слоях. Поэтому зимой здесь стратификация температуры менее устойчива, чем летом. Для Иркутска (2), наоборот, характерна значительная годовая амплитуда температуры с устойчивой стратификацией и значительной инверсией в нижних слоях зимой и неустойчивой стратификацией летом. На рис. 11 б и в приведены кривые распределения средней температуры с высотой для ряда пунктов земного шара. Сравнение этих кривых указывает на различие в степени континентальности приведенных пунктов.

Характерной особенностью западного побережья Северной Америки является наличие летом постоянных инверсий до высоты 1-2 км (рис. 12). Обычно на континентальных станциях

инверсии температуры типичны для холодного времени года, как это видно из рис. 11 б и 12.

Распределение средней температуры с высотой над сушей и морем в январе и июле и в экваторной зоне, Арктике и Антарктике

Распределение средней температуры с высотой вблизи западного побережья Северной Америки в январе и в июле

В табл. 5 приведены междуширотные разности между максимальными и минимальными значениями средней широтной температуры по сезонам. Для сравнимости данных, кроме максимальных разностей температуры между экватором и 80° с. ш. в северном полушарии, а также экватором и 65° ю. ш. в южном полушарии, здесь приведены еще разности температуры между наиболее теплыми областями и температурой на широте 60° для обоих полушарий. Как видно из табл. 5, в обоих полушариях указанные разности температуры наибольшие зимой и наименьшие летом. Однако в северном полушарии годовые колебания разностей значительно больше, чем в южном полушарии, что объясняется различием подстилающей поверхности в северном и южном полушариях.

Кроме того, из табл. 5 следует, что между экваториальной зоной и широтой 60° разности температур в южном полушарии в среднем за год на 3°,4 больше, чем в северном. Величина этих разностей в течение трех сезонов больше в южном полушарии. Лишь зимой в связи с охлаждением материков в средних и высоких широтах в северном полушарии эта разность оказывается больше, чем в южном. Нетрудно убедиться, что такое распределение сезонных разностей средних широтных температур между экваториальной зоной и широтой 60° в северном и южном полушариях также есть результат различия в площадях, занимаемых материками. Наибольшая разность приходится на лето, когда вследствие прогрева материков северного полушария междуширотная разность температур здесь сильно уменьшается. Именно поэтому летом в северном полушарии атмосферные процессы и прежде всего цикло- и антициклоническая деятельность по сравнению с зимой значительно ослабевают. Между тем в южном полушарии сезонное различие в интенсивности цикло- и антициклонической деятельности выражено несравненно слабее.

В табл. 6 представлены междусезонные разности средних широтных температур в северном и южном полушариях.

В этой таблице отчетливо выявляется различие в величинах междусезонных разностей температуры на одноименных широтах в северном и южном полушариях. В северном полушарии прогревание воздуха летом и охлаждение зимой происходит, интенсивно. В южном полушарии прогревание и охлаждение воздуха происходит медленно, а междусезонные колебания температуры незначительны. Очевидно, что различия в метеорологическом режиме между полушариями вызваны условиями подстилающей поверхности.

Представление об изменении величины градиента средней температуры слоя между смежными широтами в различные сезоны года дает табл. 7. Из этой таблицы следует, что зимой наибольшие величины разностей температуры в обоих полушариях заключены между широтами 30 и 60°. Летам в южном полушарии наибольшие разности температуры (при некотором уменьшении их) остаются почти в пределах тех же широт; в то же время в северном полушарии (при заметном уменьшении градиента температуры от зимы к лету) наибольшие разности наблюдаются главным образом между широтами 40 и 50°.

Характеристику термического режима тропосферы над материками и океанами дают карты отклонений температуры слоя воздуха (ОТ5001000) от средней широтной для зимы и лета. Судя по карте, составленной для зимы в северном полушария и лета в южном полушарии (рис. 13), области положительных отклонений температуры в северном полушарии, как и следовало ожидать, располагаются над океанами, а области отрицательных отклонений — над материками. В общих чертах они согласуются с аналогичными картами, построенными по данным наземных наблюдений (ряс. 7). Однако при внимательном сравнения приземных и высотных карт вырисовывается некоторое различие между ними. Оно состоит в том, что изолинии отклонения температуры на приземных картах, отражая особенности рельефа, имеют очень сложную форму, между тем как изотермы, характеризующие отклонения средней температуры слоя от средней широтной, имеют более плавные очертания. Естественно, что это является следствием осреднения температуры в слое высотой более 5 км. Кроме того, на приземных картах изолинии нулевых отклонений более четко оконтуривают материки и океаны, чем на высотных. Области положительных отклонений температуры над океанами на высотных картах находятся южнее, чем на приземных. Большая разница существует и в самих величинах. На приземных картах над Северной Америкой обнаруживается изолиния, соответствующая величине отклонения температуры в 15°, на высотных же картах над Северной Америкой, как показывает табл. 8, отклонение не превышает 8°.

Отклонение температуры воздуха ОТ 500 1000 от среднеширотной в январе

Аналогичные разности обнаруживаются и над остальными частями северного полушария. Нетрудно определить, что это является результатом сглаживания при оперировании со средней температурой слоя. Значительные приземные температурные инверсии на материках и неустойчивая стратификация воздуха, наблюдающаяся над океанами зимой, являются причиной полученных разностей температуры у поверхности земли и во взятом слое.

Летом в южном полушарии, где материки занимают небольшую площадь, трансформация воздуха, протекающего над водными пространствами, происходит непосредственно. Различия между величинами отклонений температуры от средних широтных у поверхности земли и в первом пятикилометровом слое менее заметны. Сами величины обычно небольшие и не превосходят 1—3°.

Летом в северном полушарии, как видно из рис. 14, знаки отклонений температуры над материками и океанами обратны зимним. То же самое, но менее отчетливо наблюдается и :в южном полушарии, где июнь — август являются зимними месяцами. Однако как зимой, так и летом здесь вырисовывается область отрицательных отклонений температуры над крайним югом Атлантического и Индийского океанов и область положительных отклонений на юге Тихого океана. Возникновение области отрицательных отклоиений температуры от средней широтной связано с общим распространением холода с Антарктиды на южные части Атлантического и Индийского океанов.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.