Воздушная оболочка, которая окружает нашу планету и вращается вместе с ней, называется атмосферой. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти массы — в нижних 10 км. Выше воздух значительно разрежен, хотя его частицы обнаруживаются на высоте 2000—3000 км над земной поверхностью.
Воздух, которым мы дышим, это смесь газов. Больше всего в нём азота — 78% и кислорода — 21 %. Аргон составляет менее 1 % и 0,03% — углекислый газ. Другие многочисленные газы, например криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон и прочие, составляют тысячные и миллионные доли процента. Воздух содержит также водяной пар, частички различных веществ, бактерии, пыльцу и космическую пыль.
Основные слои атмосферы. Из наблюдений следует, что атмосферу можно разделить на три слоя.
Тропосфера, граница которой, называемая тропопаузой, находится в среднем на расстоянии 15 км от поверхности Земли.
Тропосфера представляет собой наиболее плотный слой атмосферы. Она содержит около 80% массы всей атмосферы. В тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар. Поэтому весь комплекс явлений, характеризующих погоду на земной поверхности, разыгрывается в тропосфере.
Слой атмосферы, расположенный над тропосферой, называется стратосферой. Этот слой простирается до высоты в 80 и содержит примерно 20% общей массы атмосферы. В стратосфере наблюдаются серебристые облака, природа которых остается пока неясной.
Над стратосферой располагается самый высокий слой атмосферы, который называется ионосферой. Протяженность его по сравнению с тропосферой и стратосферой наибольшая, однако плотность его ничтожно мала, ибо в ионосфере сосредоточено менее 0,5% всей массы атмосферы. В ионосфере, как правило, сгорают метеоры. В ионосфере поглощается значительная часть излучения Солнца и звезд, а также космических лучей. Благодаря этому разрушаются молекулы и происходит ионизация атомов. Таким образом, ионосфера представляет собой сильно ионизированный слой атмосферы.
Восстановление или рекомбинация молекул и атомов сопровождается излучением, которое наблюдается в виде свечения ночного неба.
По последним данным за ионосферой простирается до высоты приблизительно в 100 000 км оболочка, называемая экзосферой, состоящая из пыли, плотность которой падает с высотой. Состав и температурные условия атмосферы.
1. Три глобальных процесса в атмосфере Земли
На формирование климата Земли оказывают влияние три глобальных процесса: теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы.
Состав и строение атмосферы
... состав атмосферы. Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и ... и является границей между стратосферой и мезосферой. Стратопауза Пограничный слой атмосферы между стратосферой и ... атмосферы Земли Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы ... Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 ...
Теплооборот представляет собой поступление солнечной радиации на земную поверхность и ее преобразование. Солнечная радиация находится в зависимости от географического положения определенной территории. В направлении с севера на юг суммарная, т. е. прямая плюс рассеянная, радиация увеличивается. Прямая солнечная радиация доходит непосредственно до поверхности Земли. Рассеянная — претерпевает рассеяние в атмосфере. Это характерно для Северного полушария. Резкое колебание солнечной радиации по сезонам отмечается в умеренных широтах. Тут сказывается влияние адвекции атмосферы. Адвекция — перенос воздуха и его свойств в горизонтальном направлении. Теплооборот подстилающей поверхности и атмосферы влияет также на режим осадков. Тепловые условия определяют насыщение воздуха влагой и выпадение осадков.
Влагооборот – непрерывный процесс перемещения воды под действием солнечной радиации и силы тяжести. Благодаря влагообороту в атмосфере возникают облака и выпадают осадки. Выделяют малый, большой и внутриматериковый влагооборот. Малый влагооборот наблюдается над океаном, здесь взаимодействуют атмосфера, гидросфера, в процессе участвует живое вещество. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар, образуются облака и осадки выпадают на океан. В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, литосфера, гидросфера, живое вещество. Испарение и транспирация в поверхности океана и с суши обеспечивают поступление водяного пара в атмосферу. Внутриматериковый влагооборот характерен для областей внутреннего стока. Глобальный влагооборот Земли находит свое выражение в водном балансе Земли. За год количество испарившейся на всей Земле воды равно выпавшим осадкам, в годовой влагооборот включено 525,1 тыс. км3 воды.
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.
Они тесно связаны между собой и воздействуют друг на друга. Климат каждой конкретной территории формируется под воздействием географических факторов: географической широты, высоты над уровнем моря, распределения воды и суши, рельефа, характера подстилающей поверхности, океанических течений, растительности, снежного и ледяного покрова. В последнее время к этим факторам добавилась хозяйственная деятельность человека.
2. Общие сведения о циркуляции атмосферы
Общей циркуляцией атмосферы называют круговорот воздуха на земном шаре, приводящий к переносу его из низких широт в высокие и обратно. Общая циркуляция атмосферы определяется зонами высокого атмосферного давления в приполярных областях и тропических широтах и зонами низкого давления в умеренных и экваториальных широтах. Перемещение воздушных масс происходит как в широтном, так и в меридиональном направлениях. В тропосфере к циркуляции атмосферы относятся пассаты, западные воздушные течения умеренных широт, муссоны, циклоны и антициклоны.
Причина перемещения воздушных масс состоит в неодинаковом распределении атмосферного давления и нагревании Солнцем поверхности суши, океанов, льда на разных широтах, а также в отклоняющем воздействии на воздушное потоки вращения Земли.
Реферат роза ветров
... поверхности ощущается нами как ветер. Следовательно, причиной появления ветров является неравномерное распределение давления. На характер движения воздуха относительно земной поверхности большое влияние оказывает суточное вращение Земли. В нижних слоях атмосферы на ...
Главные закономерности циркуляции атмосферы постоянны.
В нижней стратосфере струйные течения воздуха в умеренных и субтропических широтах преимущественно западные, а в тропических — восточные, и идут они со скоростью до 150 м/с (540 км/час) относительно земной поверхности.
В нижней тропосфере преобладающие направления переноса воздуха различаются по географическим поясам. В полярных широтах восточные ветры; в умеренных — западные с частым нарушением циклонами и антициклонами, наиболее устойчивы пассаты и муссоны в тропических широтах. В связи с разнообразием подстилающей поверхности на форме общей циркуляции атмосферы возникают районные отклонения — местные ветры.
3. Факторы, определяющие общую циркуляцию атмосферы
Неравномерное распределение солнечной энергии по земной поверхности и как следствие, неравномерное распределение температуры и атмосферного давления.
Силы Кориолиса и трения, под влиянием которых воздушные потоки приобретают широтное направление.
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 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.
4. 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.
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.
Циклоны и антициклоны
... и холодного фронтов объединяются и во всех частях циклона преобладает пасмурная погода с осадками и сильными ветрами. В третьей стадии развития весь циклон до больших высот заполняется холодным воздухом, ... приблизительно такие же, как и циклонов. Антициклоны бывают стационарные и подвижные. Зимой антициклон, движущийся с севера, приносит ясную погоду, хорошую видимость и пониженную температуру; с юга ...
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.
5. Ветра, влияющие на общую циркуляцию атмосферы
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 — 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.
Реферат вредные вещества в воздухе рабочей зоны
... го 2-го 3-го 4-го Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб.м Менее 0,1 0,1-1,0 1,1-10,0 Более 10,0 Средняя смертельная доза ... дисперсность проникающего в организм химического вещества, причем, чем выше дисперсность, тем токсичнее вещество. Условия среды могут либо усиливать, либо ослаблять его действие. Так, при высокой температуре воздуха опасность ...
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.
6. Атмосферные фронты
Классификация фронтов.
Атмосферные фронты — переходные зоны или поверхности раздела между различными по свойствам воздушными массами, как правило, характеризующиеся относительно повышенными значениями горизонтальных градиентов температуры воздуха и давления, а также особенностями в полях ветра и влажности воздуха. С атмосферными фронтами связаны наиболее сложные условия погоды, опасные и особо опасные явления.
Атмосферные фронты разделены на группы в зависимости от различных условий и признаков:
- а) по их перемещению относительно расположения разделяемых фронтами воздушных масс;
- б) по пространственной (вертикальной и горизонтальной) протяженности и циркуляционной значимости;
- в) по географическим признакам.
По относительному перемещению фронты разделяют на теплые, холодные, малоподвижные, фронты окклюзии (теплые, холодные и нейтральные).
По пространственной протяженности и циркуляционной значимости фронты разделяются на основные (тропосферные, высокие), вторичные (приземные, низкие) и верхние.
По географическим признакам фронты разделяются на арктические и полярные (фронты умеренных широт).
Выделяется также внутритропическая зона конвергенции (ВЗК), называемая ранее тропическим фронтом.
Высотные фронтальные зоны.
Зоны относительно повышенных горизонтальных градиентов температуры (и давления), прослеживаемые на картах барической топографии, называют высотными фронтальными зонами (ВФЗ).
Прохождение ВФЗ вызывает значительные локальные изменения метеорологических величин не только в нижней и средней тропосфере, но и в верхней тропосфере и нижней части стратосферы.
Тропопауза в ВФЗ или сильно наклонена, или разорвана. Стратосфера в холодном воздухе начинается на меньшей высоте, чем в теплом.
В ВФЗ направление изотерм с высотой изменяется мало; ветер стремится принять направление, параллельное изотермам средней температуры нижележащего слоя воздуха, и усиливается, переходя в верхней части тропосферы в струйные течения. Таким образом, фронтальные зоны характеризуются как большими горизонтальными градиентами температуры, так и значительными скоростями ветра. Однозначной связи между фронтальными зонами на высотах и атмосферными фронтами не существует. Нередко два примерно параллельных друг другу фронта, хорошо выраженных внизу, сливаются в верхних слоях в одну широкую фронтальную зону. В то же время не всегда при наличии фронтальной зоны на высотах существует фронт у поверхности Земли. Фронт в нижних слоях отмечается, как правило, там, где наблюдается приземная конвергенция трения. При дивергенции ветра признаки существования фронта обычно отсутствуют.
Температура воздуха и её влияние на хозяйственные и природные объекты
... Суточный и годовой ход температуры Суточный ход температуры воздуха определяется соответствующим ходом температуры деятельной поверхности. Нагревание и охлаждение воздуха зависят от термического режима деятельной поверхности. Тепло, поглощенное этой поверхностью, частично распространяется в ...
Таким образом, фронтальная зона, непрерывная на большом протяжении на высотах, в нижнем слое тропосферы часто разделяется на отдельные участки — существует в циклонах и отсутствует в антициклонах. В средней и верхней тропосфере высотные фронтальные зоны часто опоясывают все полушарие Земли. Такие фронтальные зоны называются планетарными.
Изменение контраста температуры в области фронтальной зоны определяется в первую очередь характером горизонтального переноса воздуха с различной температурой. Существенную роль играют также вертикальные движения и трансформация воздуха. В обширных горных районах с высокими горными цепями на изменение контраста температуры сильно влияет рельеф.
В фронтальных зонах концентрируются большие запасы энергии, поэтому в них, как правило, сильно изменяется давление и происходят процессы цикло- и антициклогенеза. Здесь развиваются интенсивные вертикальные движения. С планетарными фронтальными зонами неразрывно связаны струйные течения.
Заключение
Общая циркуляция земной атмосферы представляет собой сложную систему. Первопричиной всех движений атмосферы является усвоение ею и поверхностью Земли солнечной энергии. А характер системы ветров и их сила определяются как распределением солнечного нагревания по поверхности планеты и в толще атмосферы (с учетом разных механизмов переноса теплоты), так и пространственными особенностями охлаждения атмосферы и поверхности их собственным инфракрасным излучением. В свою очередь, основные особенности нагревания и охлаждения атмосферы зависят от распределения материков по земному шару, газового состава атмосферы и степени ее запыленности. Изменение указанных факторов за время существования земной атмосферы приводило соответственно к сильным изменениям в системе ветров. Происходящие антропогенные изменения газового и аэрозольного состава атмосферы также могут отразиться на циркуляции атмосферы.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/nagrevanie-vozduha/
1. Погосян Х.П., «Общая циркуляция атмосферы», Л.,1972.
2. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология: Учебник. — Москва: МГУ, 2006.
3. Витвицкий Г.Н. Зональность климата Земли. М., 1980.
