Муссоны — это сравнительно устойчивые воздушные течения между материками и океанами, резко меняющие направление от зимы к лету и, наоборот, от лета к зиме. С. П. Хромов, как и Г. Флон, объясняют муссонную циркуляцию циклонической деятельностью. Это в принципе правильно. Летний муссон возникает в связи с общим понижением приземного давления над материками и частым появлением циклонов. В это же время над сравнительно холодными океанами образуется повышенный фон приземного давления с частыми антициклонами. Здесь не столь важна смена одних циклонов другими (как и антициклонов). Главное заключается в создающемся повышенном или пониженном фоне давления, вызванном охлаждением или нагреванием материков или океанов в соответствующие сезоны года. Зимой градиенты давления направлены с материков на океаны, а летом, наоборот, с океанов на материки.
Физическая сущность муссонной циркуляции изучается многими учеными с целью получения количественных показателей. Среди них назовем В. В. Шулейкина, О. А. Дроздова, А, С. Монина и др., рассматривающих муссонную циркуляцию на основе температурного различия поверхностей суши и моря. Эта циркуляция изучается также как нестационарное движение, возникающее в атмосфере вследствие различия в нагревании суши и моря на вращающейся Земле при западном переносе (А. М. Мхитарян).
Однако, несмотря на очевидные успехи, ввиду сложности теоретического решения задача о муссонной циркуляции еще решается с ограничениями. Предстоит еще получить возможность рассчитать муссонную циркуляцию в реальных условиях, т. е. с учетом существующих материков и океанов, как и орографии. При этом обязательно, чтобы муссонная циркуляция рассматривалась в связи с особенностями общей циркуляции атмосферы.
Сезонная смена ветров между материками и океанами хорошо выражена в самом нижнем слое атмосферы в тех частях земного шара, где непериодические процессы цикло- и антициклогенеза мало влияют на воздухообмен между материками и океанами. Это характерно для тропиков и вообще для низких широт.
Поскольку муссонная циркуляция в широком понимании есть взаимодействие между материками и океанами вследствие теплового различия их, то она имеет место не только в тропиках, но и в любой части земного шара, где создаются разности температуры между сушей и морем, не исключая и высокие широты.
Во внетропических областях атмосферные процессы носят преимущественно непериодический характер, с частым чередованием циклонической и антициклональной деятельности. Частота возникновения и интенсивность развития барических образований находятся в зависимости от сезонных изменений горизонтальных градиентов температуры и давления в тропосфере между экватором и полюсами, в известной мере обусловленных расположением материков и океанов и динамическими факторами.
В низких широтах иное положение. Здесь в обоих полушариях величины горизонтальных градиентов температуры и давления в тропосфере малы и отчетливо выражена циркуляция, обусловленная сезонными радиационными условиями. Об этом свидетельствуют сезонные перемещения внутритропической зоны конвергенции и пассатов. В этих же широтах наиболее сильно выражена и муссонная циркуляция.
Рассмотрим условия возникновения муссонной циркуляции. Если исключить общепланетарное зональное распределение температуры на земном шаре, то единственными «нагревателями» и «холодильниками» останутся материки и океаны; между ними, несомненно, возникнут горизонтальные градиенты температуры и давления. Величина и направление возникших градиентов, естественно, должны находиться в зависимости от мощности «нагревателей» и «холодильников» в различные сезоны. Вследствие разности давления между сушей и морем на вращающейся Земле (под действием отклоняющей силы вращения Земли), вместо замкнутого обмена масс воздуха между «нагревателем» и «холодильником», осуществлялась бы циркуляция между сушей и морем, направленная вне слоя трения по изобарам так, как это имеет место между экватором и полюсами.
В действительности этого не наблюдается лишь в некоторых районах, преимущественно в низких широтах, и только у поверхности земли имеет место более или менее ярко выраженная сезонная смена ветра между сущей и морем. Совершенно очевидно, что на фоне действующего мощного западного переноса в тропосфере, обусловленного значительными разностями температуры и давления между экватором и полюсами, теряют самостоятельное выражение сравнительно малые градиенты температуры и давления, обязанные распределению материков и океанов. Однако материки и океаны северного полушария вызывают возмущение западного переноса и создают меридиональную составляющую этого переноса, которая еще более усиливается процессами во внетропических широтах.
Что муссоны не ограничиваются только тропиками и субтропиками, также видно из карт распределения среднего месячного приземного давления. Рассматривая эти карты за январь и июль (см. рис. 32 и 33), легко обнаружить существенное отличие в структуре поля давления между зимой и летом в северном и южном полушариях. В южном полушарии, где материки занимают скромное место, изобары возмущены незначительно, хотя все же они в какой-то мере оконтуривают находящиеся здесь материки. Последнее очень наглядно обнаруживается в северном полушарии, где располагаются наиболее крупные материки с их разнообразными формами. Как летом, так и зимой изобары стремятся оконтуривать материки, в связи с чем летом градиенты давления у поверхности земли направлены с океанов на материки, а зимой, наоборот, с материков на океаны. Очевидно, что при отсутствии материков изобары у поверхности земли, а тем более на высотах опоясывали бы земной шар правильными кругами. Близкая к этому картина наблюдается в южном полушарии. Таким образом, муссонная циркуляция как результат теплообмена между материками и океанами, в значительной степени ослабленная действием существующего западного переноса в тропосфере, обнаруживается лишь у поверхности земли в виде сезонной смены ветра. При этом в низких широтах, где контрасты температуры в тропосфере незначительны, а циклоны и антициклоны слабо развиты, муссонные потоки выражены наиболее отчетливо. Наоборот, в умеренных широтах, особенно зимой, когда контрасты температуры значительны и имеет место интенсивная циклоническая и антициклональная деятельность, муссонные потоки не отличаются устойчивостью, однако они создают соответствующий фон приземного давления, а тем самым обнаруживаются на картах среднего приземного давления сезона.
Муссоны ярко выражены у поверхности земли в тех частях земного шара, где междуширотные градиенты температуры и давления незначительны. В таких районах барические градиенты между материками и океанами от зимы к лету претерпевают существенные изменения, вплоть до перехода на противоположные. В зависимости от положения изобар в новом сезоне направление ветра испытывает соответствующее изменение. При резко выраженной муссонности, проявляющейся преимущественно в низких широтах от зимы к лету и, наоборот, от лета к зиме, ветры принимают почти противоположное направление. Однако этот поворот может быть и меньше, если на формирование приземного барического поля сезона значительное влияние оказывает циклоническая и антициклональная деятельность.
На рисунке 66 приведена карта географического распространения муссонов, составленная С. П. Хромовым. Карта построена на основании разности преобладающих направлений ветра в январе и июле в муссонных областях. Здесь имелись в виду области, в которых угол между преобладающими направлениями ветра для января и июля составлял не менее 120°. Различной штриховкой изображена повторяемость преобладающих направлений ветра обоих месяцев в различных градациях.
Нельзя не обратить внимание на расположение зон муссонов и «муссонной тенденции». Они хорошо оконтуривают окраинные районы огромного евразийского массива суши с севера, востока и юга, отдельные районы на севере Африки, Североамериканском материке и другие районы, где происходит изменение направления горизонтального градиента температуры между сушей и морем.
Муссоны зонально располагаются вдоль тех частей экваториальной зоны, где также происходят наиболее заметные междусезонные изменения приземной температуры и давления между сушей и прилегающими океанами. Зональное расположение муссонов в низких широтах определяется сезонными смещениями внутритропической зоны конвергенции, обусловленными сезонным положением максимального притока солнечной радиации. Не случайно, что зона внутритропической конвергенции, сместившись летом к северу, над Южной Азией располагается не на 10—15° с. ш., как над океанами, а значительно севернее, т. е. над севером Африки, Аравией, севером Индии и югом Китая, где прогревание воздуха летом происходит особенно интенсивно. Этим прогревом обусловлена и южно-азиатская летняя депрессия, столь отчетливо выраженная на материке Азии, с ложбиной, направленной в сторону Северной Африки. Здесь нет даже следа субтропических антициклонов, столь хорошо выраженных над океанами как на средних картах, так и на ежедневных.
Поскольку перемещение зоны внутритропической конвергенции, а соответственно и пассатов, также связано с сезонными различиями притока тепла в низких широтах, то принципиальное различие между пассатами и муссонами в известной мере стирается. В частности, внутритропическая зона конвергенции, располагающаяся зимой над Индийским океаном на 5°—10° ю. ш., к лету перемещается на север Индии. Конвергирующие ветры северного и южного полушарий в холодное полугодие носят название пассатов.
Начиная с февраля эта зона постепенно перемещается к северу, в мае она оказывается на материке Азии, а возникающие в связи с этим ветры уже называются муссонами. То же происходит над Экваториальной и Северной Африкой. Перемещение внутритропической зоны конвергенции легко проследить по месячным картам повторяемости скорости и направления ветра, помещенным во второй части Морского атласа, а также по ежедневным приземным картам погоды.
Если муссонные потоки у поверхности земли выражаются в виде сезонной смены ветров, то, естественно, они должны были бы найти соответствующее выражение и на высотах. Однако вследствие наличия мощного западно-восточного переноса выделение муссонного ветра (антимуссона) на высотах представляет трудности. Очевидно, например, что мощное втекание воздуха, происходящее в нижних слоях тропосферы в системе южно-азиатской депрессии, должно компенсироваться вытеканием масс воздуха в средних и верхних слоях тропосферы. Но южно-азиатская летняя депрессия почти непрерывно подвергается воздействию циркуляции умеренных широт. Вследствие этого центр депрессии меняет свое положение, главным образом вдоль широты, а величина давления в центре подвергается изменениям. Возникают дополнительные центры над Аравией, Ираном, Индией, Южным Китаем. Это происходит при меридиональных преобразованиях поля давления, сопровождающихся адвекцией холода с севера. С усилением нестационарности, вызванной адвективно-динамическими причинами, происходит изменение давления в системе южной депрессии и перемещение ее центра.
Ряд ученых с муссонами связывают особенности погоды, и в частности выпадение осадков. Однако муссонную циркуляцию нельзя непосредственно связывать с выпадением осадков, так как наличие или отсутствие осадков при летнем муссоне не может полностью зависеть от влагосодержания морского воздуха. В сложном процессе облакообразования и выпадения осадков, помимо влагосодержания, участвует и такой немаловажный фактор, как восходящее движение воздуха. Поэтому в тех частях земли, где влажные воздушные течения, направленные с водной поверхности на сушу, вовлекаются в систему циклонической циркуляции или воздушные массы, прогреваясь на суше, становятся неустойчиво стратифицированными, особенно при встрече с горными препятствиями, муссоны обычно сопровождаются выпадением обильных осадков. Но и здесь в периоды уменьшения вертикальных составляющих движения воздуха ослабевают и прекращаются осадки, хотя муссон бывает направлен с моря на сушу. Например, установлено, что устойчивые юго-западные морские ветры над Южным Китаем обычно сопровождаются засухой,— ведь для выпадения осадков необходима конденсация огромных запасов водяного пара, содержащегося во влажном морском воздухе. Лишь при интенсивной адвекции холода с севера происходит формирование здесь высотной фронтальной зоны и связанная с нею циклоническая деятельность. Так как последняя зависит от макроциркуляционных условий, то выпадение осадков происходит временами. С возникновением циклонов происходит усиление воздушного потока с моря, и большие массы влажного воздуха вовлекаются в систему циклонической циркуляции.
Таким образом, очевидно, что муссонная циркуляция сопровождается выпадением осадков лишь в те периоды времени, когда существуют условия для конденсации влаги, Если эти условия отсутствуют, то при влажном потоке с моря наблюдается засуха. Можно сказать, что летний муссон лишь содействует выпадению осадков, но не обусловливает его всецело. При исследовании муссонной циркуляции главная задача должна состоять в определении места ее в системе общей циркуляции атмосферы.
—Источник—
Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
