6.4: Ідеалізована «середня» глобальна циркуляція атмосфери

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37246

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Атмосферна циркуляція

На глобальну циркуляцію атмосфери впливають перепади температури та тиску, серед ряду інших факторів. У цьому розділі буде розглянуто циркуляцію атмосфери в ідеалізованому вигляді. Тобто циркуляція залежить виключно від температурної динаміки рідини.

Шаблони атмосферного тиску та атмосферні циркуляційні клітини

Молекули повітря в атмосфері рухаються за законами фізики і динаміки рідини. Гаряче повітря підніметься, так само, як холодне повітря потоне. Процеси, які приводять глобальні циркуляційні клітини в рух, такі:

1. На суші сонячна радіація нагріває поверхню Землі і поверхневу атмосферу. Це призводить до того, що молекули повітря піднімаються через стовп атмосфери. Він також створює систему низького тиску на поверхні, оскільки молекули спливають, і утворюють систему високого тиску у верхній частині колони, коли молекули з'єднуються разом.

2. В атмосфері молекули повітря охолоджуються у верхній частині атмосферного стовпа, і починають опускатися. Як і в попередньому сценарії, потопаючі молекули створюють систему низького тиску у верхній частині колони, а систему високого тиску на поверхні внизу.

3. Рідини переходять від високого тиску до низького тиску. При цьому в одній точці на землі молекули опускаються з верхньої частини атмосфери на землю в міру їх охолодження, створюючи низький тиск. В іншій точці молекули, які піднімаються через більш високі температури на суші, створюють високий тиск у верхній частині атмосфери. Цей перепад тиску призводить до того, що молекули в області високого тиску у верхній частині атмосфери рухаються до області низького тиску у верхній частині атмосфери. Це те ж саме на суші, де молекули на поверхні області високого тиску рухаються до поверхні області низького тиску. Цей рух призводить до атмосферної циркуляційної клітини.

Де утворюються ці клітини?

Ці атмосферні циркуляційні клітини починаються в районах, де сонячне випромінювання призводить до підвищення температури на суші. На екваторі інтенсивне сонячне випромінювання створює на поверхні системи низького тиску, які ініціюють циркуляцію молекул повітря. При 30N і 30S молекули охолодження опускаються і утворюють системи високого тиску на поверхні. Ці закономірності повторюються кожні 30 градусів в обох напрямках з екватором як початковою зоною низького тиску, чергуючи кожні 30 градусів після цього.