Индекс видового разнообразия

соотношение между числом видов и каким-либо показателем значимости: численностью, биомассой, продуктивностью и т.п. Наиболее часто используют И.в.р. Глисона (отношение общего числа видов к логарифму числа особей), Симпсона (отношение общего числа видов к числу особей к.-л. вида), Шеннона-Уивера (определяется по формуле H=- Spi ln pi, где i=1,2...S; S - количество видов; pi - относительное обилие i-го вида).

Термин «Экотон» введен в научную литературу в первой половине XIX века для определения переходных территорий (зон) между биомами (тундра — хвойные леса), а также для верхней границы леса в горах. Впоследствии, с развитием экологии и фитоценологии, понятия экотон сузился до территории стыка или зон резкого перехода между двумя и более различными экологическими видами.

Пространственная структура биоценоза может быть характеризована вертикальной ярусностью. Вертикальная ярусность у растений определяется тем, как высоко над землёй то или иное растение выносит свои фотосинтезирующие части (теневыносливое растение или светолюбивое):

Древесный ярус

Кустарниковый ярус

Кустарничково-травяной ярус

Мохово-лишайниковый ярус

Вертикальную ярусность у животных можно рассмотреть на примере насекомых (возможна так же ярусность птиц, например, один и тот же вид птиц может проживать на разных ярусах одного растения):

Геобии (обитатели почв)

Герпетобии (обитатели поверхностного слоя)

Бриобии (обитатели мхов)

Филлобии (обитатели травостоя)

Аэробии (обитатели более высоких ярусов)

Горизонтальная структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана рядом факторов:

Абиогенная мозаичность (факторами неживой природы:органические вещества, неорганические вещества,климатические факторы)

Фитогенная (растительными организмами, в частности - эдификаторами-лишайники)

Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами так и фитогенными)

Биогенная (мозаичность вызванная в первую очередь роющими животными)

Мозаицизм (генетический мозаицизм, хромосомный мозаицизм — mosaicism; мозаичность; могут употребляться синонимы «мозаичная форма», «мозаичный кариотип») — от фр. mosaique «мозаика» — наличие в тканях (растения, животного, человека) генетически различающихся клеток.

причины возникновения

Может возникать в результате: перераспределения (кроссинговер) в соматических клетках, соматических мутаций в зиготе или на ранних стадиях дробления; неправильного расхождения (сегрегации) хромосом при делении клеточного ядра (митозе).

горизонтальная структура - синузии – группа обитающих в данном биоценозе организмов, сходных по экологическим особенностям, или относящихся к одной жизненной форме. Синузии: ярусные, эпифитные (мхи, лишайники), внутрипочвенные (микроорганизмы); постоянные и временные в зависимости от ритмов развития.

Структура биоценозов характеризуется также консорциями – сочетаниями популяций высших растений со связанными с ними популяциями животных и низших растений. Пр.: в еловом лесу есть популяция ели с грибами, бородатым лишайников, короедами, чёрными усачами и клёстами.

Динамика является неотъемлемым свойством биоценоза. Любое сообщество есть производная среды и истории территории: динамика происходит с разной скоростью и с разной направленностью. Суточная, вызванная сменой светлой и темной части суток. Сезонная - зависит от фенологического состояния фитоценоза, видового состава и численности обитания в нем животных. Многолетняя вызвана его повторяющимися изменениями на протяжении нескольких лет при отсутствии резкой смены видового состава. Изменения движения, которые являются временными, и, не имеют определённой направленности – флуктуации. Причины флуктуации различны. Например, необычная засуха, морозы, резкое увеличение численности или гибель какого-либо вида, сезонные изменения.

Сукцессия – изменения, происходящие в сообществе, имеющие закономерный направленный характер и заканчивающийся образованием нового зрелого биоценоза. Причины сукцессии: климатические факторы, эдафические, биотические факторы. Результатом сукцессий становится стабильный зрелый биоценоз.

Стадии формирования:

1. на первых этапах развития сообщества на необжитых биотопах характерными являются случайность заселения организмами и свойства субстрата.

2. характеризуется неопределённым видовым составом, отсутствием влияния видов друг на друга и слабовыраженным влиянием организмов на среду – этап пионерной группировки.

3. характеризуется мозаичным сложением, неустановившимся видовым составом, взаимным влиянием видов, некоторым непостоянством видового состава – стадия группировки.

В дальнейшем сообщества через серию сукцессий продвигаются к состоянию зрелого биоценоза.

18. Свойства воздуха. Строение и общая циркуляция атмосферы.

САШАААА

Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частички. Атмосферный воздух у земной поверхности, как правило, является влажным (в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар). Воздух без водяного пара называют сухим воздухом. У земной поверхности сухой воздух на 99% состоит из азота (78% по объему или 76% по массе) и кислорода (21% по объему или 23% по массе). Оба эти газа входят в состав воздуха у земной поверхности в виде двухатомных молекул (N2 и О2). Оставшийся 1 % приходится почти целиком на аргон (Аr). Всего 0,08% остается на углекислый газ (СО2). Многочисленные другие газы входят в состав воздуха в тысячных, миллионных и еще меньших долях процента. Это криптон, ксенон, неон, гелий, водород, озон, йод, радон, метан, аммиак, перекись водорода, закись азота и др. Процентный состав сухого воздуха у земной поверхности очень постоянен и практически одинаков повсюду. Постоянство состава атмосферного воздуха по вертикали и по горизонтали поддерживается его перемешиванием. Существенно меняться может только содержание углекислого газа. В результате процессов дыхания и горения его объемное содержание в воздухе закрытых, плохо вентилируемых помещений, а также промышленных центров может возрастать в несколько раз — до 0,1—0,2%. Совершенно незначительно меняется процентное содержание азота и кислорода.

Однако выше 100 км такое расслоение газов по плотности начинается и постепенно увеличивается с высотой. Примерно до высоты 200 км преобладающим газом атмосферы все-таки остается азот. Выше начинает преобладать кислород, причем кислород в атомарном состоянии: под действием ультрафиолетовой радиации Солнца его двухатомные молекулы разлагаются на заряженные атомы. Выше 1000 км атмосфера состоит главным образом из гелия и водорода, причем водород - также в атомарном состоянии, т.е. в виде заряженных атомов, – преобладает.

Водяной пар, т.е. вода в газообразном состоянии. В атмосферу водяной пар поступает в результате испарения влаги с водных поверхностей, с суши, с растительного покрова, а также от снежного и ледяного покровов Земли; он выделяется при дыхании живых организмов, при вулканических извержениях, при получении тепловой и электрической энергии и при некоторых производственных процессах. В результате перемешивания с газами водяной пар распространяется от земной поверхности вверх и ветром переносится на значительные расстояния. С высотой содержание его резко убывает. упругость и плотность водяного пара убывают с высотой быстрее, чем упругость и плотность остальных газов воздуха. Общая плотность воздуха становится вдвое меньше, чем у земной поверхности, на высоте более 5 км,а плотность водяного пара в среднем убывает вдвое в свободной атмосфере уже на высоте 1,5 км и в горах на высоте 2 км. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значительных пределах, в отличие от других составных частей воздуха: у земной поверхности оно колеблется между сотыми долями процента и несколькими процентами. Это объясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар может переходить в жидкое и твердое состояние и, наоборот, может поступать в атмосферу заново вследствие испарения с земной поверхности. Процентное содержание водяного пара во влажном воздухе у земной поверхности составляет в среднем от 0,2% в полярных широтах до 2,5% у экватора, а в отдельных случаях колеблется почти от нуля до 4%. Значение водяного пара определяется прежде всего тем, что он задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности; представляет основное звено больших и малых круговоротов влаги; повышает температуру воздуха при конденсации водяных паров. Количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе, зависит от температуры воздуха.

Упругость водяного пара =парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе; выражается в мбар или мм рт. ст. (1 мбар = 102 к/м³). Упругость водяного пара зависит от количества водяного пара в единице объёма и является одной из характеристик влажности воздуха. Определяемая психрометром. Упругость водяного пара у земной поверхности может быть около нуля (в Антарктиде, зимой в Якутии, иногда в пустынях) и до 30–35 мбар вблизи экватора. С высотой упругость водяного пара быстро убывает.

Относительная влажность воздуха — это отношение (в процентах) фактического содержания водяного пара в 1 м3 воздуха к тому количеству водяного пара, которое может содержаться в 1 м3 при данной температуре. Чем больше относительная влажность воздуха, т. с. чем ближе воздух к состоянию насыщения, тем вероятнее выпадение осадков. Всегда высокая (до 90 %) относительная влажность воздуха наблюдается в экваториальной зоне, так как там в течение всего года держится высокая температура воздуха и происходит большое испарение с поверхности океанов. Такая же высокая относительная влажность и в полярных районах, но уже потому, что при низких температурах даже небольшое количество водяного пара делает воздух насыщенным или близким к насыщению. В умеренных широтах относительная влажность меняется по сезонам — зимой она выше, летом — ниже. Особенно низкая относительная влажность воздуха в пустынях: 1 м3 воздуха там содержит в два-три раза меньше возможного при данной температуре количество водяного пара. Для измерения относительной влажности пользуются гигрометром.

У земной поверхности озон содержится в ничтожных количествах. Основная масса его находится в стратосфере. С высотой содержание его возрастает, причем не только в процентном отношении, но и по абсолютным значениям. На высотах 25-30 км располагается слой, в котором концентрация озона максимальна, выше она убывает и на высотах около 60 км сходит на нет. Озон играет важную роль в радиационных процессах. Он увеличивает парниковый эффект атмосферы наряду с окисью углерода и водяным паром и защищает биосферу Земли, поглощая жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца с длинами волн короче 0,29 мкм, губительное прежде всего для людей.

В состав атмосферы входят также твердые и жидкие частички, взвешенные в атмосферном воздухе. Кроме водяных капелек и кристаллов, возникающих в атмосфере при конденсации водяного пара, это пыль почвенного и органического происхождения; твердые частички дыма, сажи, пепла и капельки кислот, попадающие в воздух при лесных пожарах, при сжигании топлива, при вулканических извержениях; микроорганизмы (бактерии); пыльца, споры; наконец, космическая пыль, попадающая в атмосферу (около миллиона тонн в год) из межпланетного пространства, а также возникающая при сгорании метеоров в атмосфере. Особое место среди атмосферных примесей занимают продукты искусственного радиоактивного распада, заражающие воздух при испытательных взрывах атомных и термоядерных бомб.

Небольшую часть перечисленных примесей составляет крупная пыль, с частичками радиусом более 5 мк. Почти 95% частичек имеет радиусы менее 5 мк и до сотых и тысячных долей микрона. Вследствие такой малости они могут длительное время удерживаться в атмосфере во взвешенном состоянии. Удаляются из атмосферы они главным образом при выпадении осадков, присоединяясь к капелькам и снежинкам.

Все эти так называемые, аэрозольные примеси, или аэрозоли, в наибольшем количестве содержатся в самых нижних слоях атмосферы: ведь основной их источник — земная поверхность. Особенно загрязнен ими воздух больших городов.

С высотой число взвешенных частичек быстро убывает; на высотах 5—10 км их всего десятки на кубический сантиметр.

Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением. Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром. За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше - пониженным. Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением температуры и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°.В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое. Общая схема распределения атмосферного давления такова: вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70° широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления. Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами. На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.

Температура атмосферного воздуха колеблется в широких пределах, что зависит от интенсивности инсоляции, продолжительности светового дня, времени года, широты и рельефа местности, высоты ее над уровнем моря, наличия холодных или теплых ветров и облачности, водных массивов, растительности и т. д.

Виды:

Активная температура — температура воздуха, больше чем биологический минимум на протяжении всего периода вегетации.

Максимальная температура — самая высокая температура воздуха, почвы или воды на протяжении определённого промежутка времени.

Минимальная температура — самая низкая температура воздуха, почвы или воды на протяжении определённого промежутка времени.

Строение атмосферы:

Тропосфера -Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.

Тропопауза - Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера -Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза -Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера -Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Мезопауза -Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия КАрмана -Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Термосфера -Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности — например, в 2008—2009 гг — происходит заметное уменьшение размеров этого слоя[8].

Термопауза -Область атмосферы, прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежён, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разрежёнными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

Циркуляция воздушных масс в экваториально-тропических широтах

Атмосферная циркуляция в экваториальных и тропических широтах определяется расположенными здесь экваториальным поясом пониженного давления, тропическими-субтропическими постоянными максимумами над океанами и сезонными зимними максимумами и летними депрессиями над сушей. Циркуляция является весьма устойчивой, т. е. ее повторяемость в соответствующие сезоны года высока. Наиболее постоянными являются здесь пассаты– ветры экваториальных периферий субтропических океанических барических максимумов. Они дуют от тропиков к экватору в течение всего года. В северном полушарии они имеют преимущественно северо-восточное направление, а в южном – юго-восточное. Скорость пассатов составляет 5–8 м/с. Пассаты – потоки тропического теплого, но относительно сухого воздуха, свойства которого формируются в результате его опускания и адиабатического нагревания в барических максимумах. Причем в них на высотах 1200 – 2000 м в результате оседания воздуха образуется инверсия сжатия, которая препятствует развитию конвекции. Поэтому в полосе зарождения и развития пассатов выпадает весьма незначительное количество осадков, за исключением наветренных склонов гор вдоль восточных побережий материков, омываемых теплыми течениями. Лишь в зоне сходимости пассатов северного и южного полушарий формируется так называемая внутритропическая зона конвергенции (ВЗК), где сходящиеся потоки очень теплого воздуха устремляются в верхние слои тропосферы и сильными восходящими струями разрушают пассатную инверсию. Развивается мощная конвекция – вплоть до тропопаузы, образуются кучевые и кучево-дождевые облака, из которых выпадают обильные ливневые дожди. Над зоной ВЗК, где влияние силы Кориолиса отсутствует, формируется струйное течение, которое, как и пассаты, имеет восточное направление.

По периферии ВЗК, в полосе пассатов, в конце лета соответствующего полушария, когда вода и воздух над ней максимально нагреты (до 27 °С), у западных берегов материков возникают тропические циклоны. Это атмосферные вихри малого диаметра (300–400 км) высотой до 12 км, в которых наблюдается мощный подъем нагретого влажного воздуха, сопровождающийся выделением огромного количества энергии. Из-за большого перепада давления внутри циклона им свойственны ураганные ветры до 300 км/ч, хотя скорость их собственного перемещения невелика – всего 10–20 км/ч. Так как тропические циклоны возникают в полосе пассатов, то траектория их движения определяется общим пассатным переносом воздушных масс, которым присуща параболическая форма: сначала в общем потоке пассатов циклоны движутся с востока на запад, потом у восточных берегов материков в тропиках в соответствии с движением воздушных потоков в максимумах происходит поворот их и отклонение к умеренным широтам. При этом они сохраняют энергию неустойчивости, постепенно трансформируясь в циклоны внетропических широт.

Другими характерными ветрами, определяющими циркуляцию атмосферы в экваториально-тропических широтах, являются муссоны экваториально-тропических широт. Они возникают из-за разного нагрева северного и южного полушарий по сезонам года и соответственно смещения вслед за Солнцем через экватор экваториальной зоны низкого давления. Вследствие этого происходит резкое изменение направления барических градиентов и преобладающих ветров между субтропическими максимумами и экваториальной депрессией. Экваториально-тропические муссоны развиты в основном между 15° с.ш. и 5° ю.ш. над материками, например в Африке, но в некоторых случаях охватывают и более широкую полосу, вплоть до тропиков.

Классическим районом проявления экваториально-тропических муссонов является Южная Азия и Индийский океан к северу от Южного тропика, где отмечаются наибольшие сезонные различия в температуре и давлении и соответственно максимальное перемещение ВЗК. Различия в нагреве полушарий по сезонам года усиливаются здесь за счет «противостояния» суши и океана.

В июне-августе над материком возникает термическая Южно-Азиатская депрессия, а над Индийским океаном разрастается и смещается к экватору Южно-Индийский максимум. От его экваториальной периферии оттекает юго-восточный пассат (поток мТВ). Достигая экваториальных широт, этот воздух трансформируется в экваториальный. Пересекая экватор, ветер начинает втягиваться в Южно-Азиатскую депрессию. При этом он отклоняется вправо, меняет направление на юго-западное в Индостане и южное в Индокитае, в соответствии с барическим полем в этом районе, и становится летним экваториальным муссоном. Можно сказать, что летний экваториальный муссон является трансформированным пассатом южного полушария. Этот воздушный поток захватывает весь Индостан и Индокитай.

В декабре-феврале над всей Азией, включая тропические широты, устанавливается высокое давление. Экваториальная ложбина перемещается к югу от экватора и захватывает Австралию, где образуется термическая депрессия. Южно-Индийский максимум ослабевает и смещается на юг. в субтропические широты (там лето). С перестройкой барического поля изменяется и направление ветров. Над Индостаном и Индокитаем дует сухой северо-восточный ветер – поток кТВ от южной окраины обширного Азиатского максимума.

Он называется здесь зимним муссоном, хотя некоторые исследователи, подчеркивая, что это потоки от экваториальных периферий субтропических максимумов, считают его пассатом, что не противоречит действительности. Пересекая затем экватор, ветер отклоняется влево, меняет направление на северо-западное. При этом тропический воздух трансформируется в экваториальный и в виде летнего экваториального муссона южного полушария распространяется на юг до 15° ю.ш. над Индийским океаном и до 20° ю.ш. над Северной Австралией.

Экваториально-тропические муссоны наблюдаются в нижней тропосфере до высоты 4 – 5 км. Они оказывают большое влияние не только на климат Южной Азии, но и во многом определяют уклад жизни людей в этих районах.

Циркуляция воздушных масс во внетропических широтах

Основную площадь внетропических широт занимают умеренные пояса. Именно в них протекают атмосферные процессы, играющие ведущую роль в циркуляции атмосферы, формировании погоды и климата этих и сопредельных широт. Умеренные широты характеризуются западным переносом воздуха во всей толще атмосферы, обусловленным термическими и динамическими причинами. Исключение составляют восточные окраины материков, где развит муссонный перенос воздушных масс.

В нижней тропосфере основу западного переноса составляют западные ветры внешних полярных периферий субтропических океанических барических максимумов. Последние являются как бы «ветроразделами» Земли, от которых ветры оттекают и к экватору (пассаты), и к умеренным широтам. Западные ветры лучше выражены и наиболее устойчивы в южном полушарии. Там, южнее субтропического пояса высокого давления, ярко выраженного зимой, но сохраняющегося в виде почти непрерывной полосы даже летом, находится постоянный пояс пониженного давления вокруг Антарктиды. В северном полушарии существенная неоднородность подстилающей поверхности (материки и океаны), значительные сезонные контрасты всех метеорологических характеристик и быстрая их изменчивость в меридиональном направлении приводят к большой неустойчивости атмосферных процессов. Поэтому западные ветры здесь в чистом виде присущи океанам и западным половинам материков и выявляются лишь из статистического анализа многолетних данных.

К огромным воздушным вихрям относятся циклоны и антициклоны.

Циклон — это атмосферный вихрь огромного (от сотен до нескольких тысяч километров) диаметра с пониженным давлением воздуха в центре. Воздух в циклоне циркулирует против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном. Кроме того, в воздушных слоях на высоте от земной поверхности до нескольких сот метров, ветер имеет слагаемое, направленное к центру циклона, по барическому градиенту (в сторону убывания давления). Величина слагаемого уменьшается с высотой.

Отличительные особенности циклонов: тёплая и пасмурная погода, грозы, осадки и т.д.

Циклон — не просто противоположность антициклону, у них различается механизм возникновения. Циклоны постоянно и естественным образом появляются из-за вращения Земли, благодаря силе Кориолиса (одна из сил инерции, существующая во вращающейся системе отсчёта и проявляющаяся при движении в направлении под углом к оси вращения).

Различают два основных вида циклонов — внетропические и тропические. Первые образуются в умеренных или полярных широтах и имеют диаметр от тысячи километров в начале развития, и до нескольких тысяч в случае так называемого центрального циклона. Среди внетропических циклонов выделяют южные циклоны, образующиеся на южной границе умеренных широт (средиземноморские, балканские, черноморские, южнокаспийские и т.д.) и смещающиеся на север и северо-восток. Южные циклоны обладают колоссальными запасами энергии; именно с южными циклонами в средней полосе России и СНГ связаны наиболее сильные осадки, ветры, грозы, шквалы и другие явления погоды.

Тропические циклоны (тайфуны) образуются в тропических широтах и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но бо?льшие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до штормовых. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические. Ниже 8—10° северной и южной широты циклоны возникают очень редко, а в непосредственной близости от экватора — не возникают вовсе.

Антициклон — это район относительно высокого атмосферного давления в атмосфере.

Отличительной особенностью антициклонов является строго определенное направление ветра. Ветер направлен от центра к периферии антициклона, то есть в направлении снижения давления воздуха. Другой составляющей ветров в антициклоне является воздействие силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли. В северном полушарии это приводит к повороту движущегося потока вправо. В южном полушарии, соответственно, влево. Именно поэтому ветер в антициклонах северного полушария движется по направлению движения часовой стрелки, а в южном — наоборот. Для циклонов характерно обратное направление ветров.

В низком антициклоне, холодном, изобары остаются замкнутыми только в самых нижних километрах, а в средней тропосфере повышенное давление вообще не обнаруживается; возможно также наличие над таким антициклоном высотного циклона. Высокий антициклон теплый и сохраняет замкнутые изобары с антициклонической циркуляцией даже в верхней тропосфере. Иногда антициклон бывает многоцентровым. Антициклоны достигают размера несколько тысяч километров в поперечнике. В центре антициклона давление обычно 1020—1030 гПа, но может достигать 1070—1080 гПа.

Как и циклоны, антициклоны перемещаются в направлении общего переноса воздуха в тропосфере, т. е. с запада на восток, отклоняясь при этом к низким широтам. Средняя скорость перемещения антициклона составляет около 30 км/ч в Северном полушарии и около 40 км/ч в Южном, но нередко антициклон надолго принимает малоподвижное состояние.

Признаки антициклона: устойчивая и умеренная погода, которая держится несколько дней. В летний период антициклон приносит жаркую, малооблачную погоду. В зимний период характеризуется морозной погодой и туманами.

Важной особенностью антициклонов является образование их на определенных участках. В частности, антициклоны формируются над ледовыми полями. И чем мощнее ледовый покров, тем сильнее выражен антициклон; именно поэтому антициклон над Антарктидой очень мощный, а над Гренландией маломощный, над Арктикой - средний по выраженности. Мощные антициклоны также развиваются в тропическом поясе.

Муссонная циркуляция. Часть общей циркуляции атмосферы над определенной областью земного шара, характеризующаяся муссонами, т. е. достаточно устойчивым режимом ветра с определенным преобладающим направлением в зимний сезон и таким же режимом в летний сезон, причем от одного сезона к другому преобладающее направление меняется на противоположное или близкое к противоположному.

Местные ветры — ветры, отличающиеся какими-либо особенностями от главного характера общей циркуляции атмосферы, но, как и постоянные ветры, закономерно повторяющиеся и оказывающие заметное влияние на режим погоды в ограниченной части ландшафта или акватории.

К местным ветрам относятся бриз, меняющий своё направление дважды в сутки, горно-долинные ветры, бора, фён, суховей, самум и многие другие.

Возникновение местных ветров связано главным образом с разностью температурных условий над крупными водоемами (бризы) или горами, их простиранием относительно общих циркуляционных потоков и расположением горных долин (фен, бора, горно-долинные), а также с изменением общей циркуляции атмосферы местными условиями (самум, сирокко, хамсин). Некоторые из них по существу являются воздушными течениями общей циркуляции атмосферы, но в определённом районе они обладают особыми свойствами, и потому их относят к местным ветрам и дают им собственные названия.

Местные ветры: Афганец, Баргузин, Биза, Бора, Бриз, Гармсиль, Горно - долинные ветры, Зефир, Мистраль, Памперо, Погон, Самум, Сарма, Сирокко, Суховей, Торнадо, Фён, Хамсин, Харматан, Чинук.

Суховей - ветер с высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха в степях, полупустынях и пустынях, образуется по краям антициклонов и продолжается несколько суток, усиливая испарение, иссушая почву и растения. Скорость суховея обычно умеренная, относительная влажность невелика (менее 30%). Суховеи характерны для степных районов России и Украины, Казахстана и Прикаспия.

Фён (нем. Fohn, от лат. Favonius — теплый западный ветер) – сухой, тёплый сильный ветер, порывисто дующий с высоких гор в долины. Он наблюдается во всех горных странах. Воздух перетекает через гребень хребта, устремляется по подветренному склону в долину, и при опускании его температура повышается, а влажность уменьшается в результате адиабатического нагревания — на один градус на каждые 100 м спуска. Чем больше высота, с которой спускается фён, тем выше поднимается температура принесённого им воздуха. Скорость фёна может достигать 20-25 м/с.

Бора - сильный порывистый холодный ветер, дующий на побережье морей или крупных озер с горных хребтов, разделяющих сильно охлажденную и более теплую (особенно приморскую) поверхность у их подножий. Он образуется, если невысокие горные хребты отделяют холодный воздух над сушей от тёплого воздуха над водой. Этот ветер наиболее опасен в морозную погоду, когда с большой скоростью (до 40-60 м/с) скатывается с горных хребтов к ещё не замёрзшему морю или озеру. Над тёплой водной поверхностью контраст температур между потоком холодного воздуха и тёплым морем значительно увеличивается, и скорость боры возрастает. Шквалистый ветер приносит сильное похолодание, поднимает высокие волны, а брызги воды намерзают на корпуса кораблей. Иногда с наветренной стороны на судне нарастает слой льда толщиной до 4 метров, под тяжестью которого корабль может перевернуться и затонуть. Бора продолжается от нескольких суток до недели. Особенно типична бора на югославском побережье Адриатического моря, у Новороссийска (северо-восточный ветер), на западном склоне Урала — восточная Кизеловская бора и другие. Особый тип боры — стоковый ветер в Антарктиде и на северном острове Новой Земли.

ДИМААА

Свойства воздуха определяются его газовым составом, тепло-влажностным состоянием и содержанием вредных газов, паров, пыли. Окружающий нас атмосферный воздух является смесью газов. Смесь сухого воздуха с водяным паром (воздушно-паровая смесь) называется влажным воздухом.

Свойства воздуха определяются его тепловлажностным состоянием, газовым составом и содержанием вредных газов, паров и пыли.

Свойства воздуха определяются его газовым составом, тепловлажностным состоянием и содержанием вредных газов, паров и пыли. Атмосферный воздух является однородной смесью нескольких газов, составляющих сухую его часть, и некоторого количества водяных паров. Состав газов сухой части воздуха сравнительно постоянен и приведен в табл. Водяные пары всегда присутствуют в атмосферном воздухе, и поэтому смесь сухой части воздуха и водяных паров называют влажным воздухом. В зависимости от времени года и местных климатических условий количество водяных паров изменяется в широком диапазоне.

Свойства воздуха как охладителя определяются тремя метеорологическими параметрами: температурой в, влажностью ф и барометрическим давлением Рб.

Эти свойства воздуха могут проявляться в виде давления на поверхность механического элемента (поршень, мембрану и пр.

Исследуя свойства воздуха, немецкий физик Отто фон Герике (1602 - 1686) на простых и убедительных опытах доказал существование давления воздуха (опыт с магдебургскими полушариями), установил его упругость, весомость, способность поддерживать горение, постоянное наличие в нем паров воды, а также то, что воздух является проводником звука.

Этим свойством воздуха пользуются при конструировании пневматических измерительных приброов.

Так, свойства воздуха не бывают постоянными, они зависят от атмосферного давления, температуры, влажности, поэтому охлаждающая способность воздуха также не постоянна. Кроме того, воздушная среда может в ряде случаев весьма неблагоприятно влиять на электрооборудование.

Сжимаемостью называется свойство воздуха изменять свой объем и плотность при изменении давления и температуры.

При изменении свойств воздуха в вентиляционном процессе количество его сухой части остается неизменным, поэтому принято все показатели тепловлажностного состояния воздуха относить к 1 кг сухой части влажного воздуха.