Батыр Каррыев - Катастрофы в природе - климат и погода. Факты, причины, гипотезы и последствия

Тепловой режим атмосферы определяется характером её теплообмена с окружающим космическим пространством, земной поверхностью и перемещениями воздушных масс. В основном солнечная радиация поглощается верхними слоями атмосферы, а нижние получают тепло от земной поверхности. В дневные часы она нагревается, а в ночные, наоборот отдаёт воздуху своё тепло.

Поэтому наиболее контрастно суточные циклы проявляются в приземном слое тропосферы толщиной примерно около трёх километров. В нём тепловой и влагообмен во многом зависит от подстилающей поверхности которой может быть водная поверхность и суша, горы и равнины, леса и поля и др. Они по-разному поглощают солнечную радиацию и отдают тепло воздуху, испаряют влагу и тем самым формируют мезоклимат в том или ином месте.

На протяжении последних ста миллионов лет содержание углекислого газа в атмосфере неуклонно падало. На этом тренде в отдельные периоды его количество в воздухе было близким к современному, но в другие увеличивалось в 10—15 раз. Эпохи с высоким содержанием атмосферной углекислоты были более тёплыми. Причиной изменения и колебаний содержания углекислого газа в атмосфере становилась вулканическая и тектоническая деятельность, возникновение и развитие биосферы.

Влияние на атмосферный теплообмен водной поверхности и суши неодинаково поскольку отражающая способность первой намного ниже, чем у второй. В периоды нагревания суши воздух над ней теплее, чем над водными пространствами из-за того, что большую часть своего тепла вода передаёт нижележащим глубинным слоям, а меньшая уходит на нагревание воздуха и испарение воды. Затем, накопив в тёплое время года тепло океаны, моря и крупные водоёмы при похолодании отдают его воздуху.

До 35—50% полученного сушей лучистого тепла тратится на нагрев прилегающего к ней слоя атмосферы. В этом процессе важную роль играет её топография, отражательная способность-альбедо, высота над уровнем моря, тип растительного покрова и сезонное состояние.

Внутри воздушных масс происходит вертикальное перемещение – конвекция, обусловленная нагреванием воздуха на контакте с более нагретой солнечной радиацией поверхностью океана или суши. Перемешивание воздуха приводит к быстрой передаче тепла из одних слоёв атмосферы в другие.

Земная поверхность обладает различной отражающей способностью солнечных лучей – величиной альбедо. Из-за этого различные её участки по-разному поглощают тепло. Из-за неравномерного нагревания возникают перепады давления в атмосфере приводящие в движение воздушные и водные массы. Большую роль в переносе тепла играют морские течения, так как вода поглощает и накапливает его значительно больше, чем воздух. Из-за этого более сильные отклонения от средних температур наблюдаются на морских побережьях.

В наиболее прогреваемых солнечной радиацией местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, образуя области пониженного атмосферного давления. Чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается. Поэтому в экваториальной части земного шара расположена область постоянно низкого атмосферного давления, а зоны высокого давления приурочены к полярным областям планеты.

Горизонтальные движения воздуха возникают в направлении от области высокого давления к низкому. Это привело к тому, что в нижних слоях атмосферы происходит преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору. Из-за вращения Земли на него действует сила Кориолиса отклоняя воздушные массы к западу. В свою очередь в верхних слоях тропосферы образуется обратное движение воздушных масс от экватора к полюсам, которые сила Кориолиса отклоняет к востоку.

Ближе к тридцати градусам северной и южной широты движение становится направленным с запада на восток параллельно экватору. С этих широт воздух опускается вниз к земной поверхности формируя область высокого давления из которой по направлению к экватору и на запад дуют постоянные ветры – пассаты. Из-за силы Кориолиса при приближении к экватору они дуют почти параллельно ему.

Общая циркуляция земной атмосферы – это планетарная система воздушных течений, возникшая из-за неоднородного прогревания поверхности на разных широтах, над материками и Мировым океаном. Ими определён глобальный перенос тепла и влаги в тропосфере пассатами, муссонами и воздушными течениями, связанными с циклонами и антициклонами.