Атмосфера в движении

Для описания усредненного, типичного движения в атмосфере используется термин общая циркуляция. Ее можно имитировать на компьютере с помощью количественной модели общей циркуляции. Следует различать модели общей циркуляции и модели прогнозирования погоды. В последних принимается определенное наблюдаемое исходное состояние атмосферы с целью предсказать его будущее развитие. Модели прогнозирования погоды составляют основу для прогнозов, ежедневно появляющихся в газетах, по радио и телевидению. Прогнозы надежны только на короткие отрезки времени. На время большее, чем одна неделя, доверяться им не следует. Сложность прогнозирования погоды отчасти объясняется проблемами, связанными с определением исходного состояния атмосферы, а отчасти с проблемами, неизбежно встающими при сложных математических расчетах, необходимых, чтобы рассчитать движение воздуха в таком масштабе (при проецировании на территорию), который представлял бы практический интерес для круга потребителей прогнозов. Прогнозист может весьма удачно описать будущую погоду над сравнительно большим регионом, например северо-востоком США, но если он для северо-востока в целом предскажет сильный дождь, а в Бостоне случится сильный снегопад, реакция публики будет соответствующей.

Следящий за погодой на Земле наблюдатель с другой планеты, чье видение ограничено несовершенством его камеры, увидит сравнительно упорядоченную структуру. Он заметит, что воздух поднимается вверх в тропической зоне, перемещаясь оттуда на небольшой высоте к северу и югу и возвращаясь к поверхности около 30⁰ с.ш. и ю.ш. Он увидит возвратный ток воздуха вдоль поверхности, завершающий полную петлю, известную как циркуляция Хэдли и названную в честь английского метеоролога XVIII века, который впервые предложил концепцию простой термически обусловленной циркуляции воздуха, вызываемой неравномерным распределением тепла. Движущийся воздух в северном полушарии благодаря вращению Земли отклоняется направо; это следствие так называемой силы Кориолиса, названной в честь французского ученого XIX века Гаспара Кориолиса. По этой же причине воздушные массы в южном полушарии отклоняются влево. От этого возникает характерный рисунок пассатных ветров, которые постоянно дуют с северо-востока – в тропических областях северного полушария и с юго-востока – в тропических областях южного полушария. Пассатные ветры являются следствием приповерхностного переноса воздуха, связанного с ячейками циркуляции Хэдли. На более высоких широтах, между 30 и 60 градусами, циркуляция воздуха развивается в направлении, обратном системе ячеек Хэдли. Воздух поднимается вверх у широты около 60⁰, на высоте перетекает в более низкие широты, откуда совершается возвратный перенос близ поверхности Земли. Обратная циркуляция в этом случае известна как ячейка Феррела, по имени английского метеоролога Вильяма Феррела. Связанные с ней приповерхностные ветры между 30 и 60 градусами широты дуют с юго-запада на северо-восток в северном полушарии и с северо-запада на юго-восток – в южном. В высоких широтах характер ветров более спорадический: они дуют в основном с востока, являясь частью слабой термической ячейки, порождаемой интенсивным выхолаживанием приземного воздуха у полюсов.

Наш воображаемый наблюдатель увидит планету, беспорядочно покрытую местами белыми, отражающими свет облаками. С помощью методов современной спектроскопии он придет к выводу, что некоторые из этих облаков состоят из маленьких капелек воды в жидкой фазе. Другие, особенно на больших высотах, состоят изо льда. При дальнейшей работе ему, возможно, удастся классифицировать облака по типам, выделив:

циррусы – состоящие изо льда тонкие жгутовидные облака на больших высотах, часто вытянутые длинными лентами (cirrus означает «волосы»);

цирростратусы – состоящие изо льда тонкие облака, подобно простыням покрывающие большие участки небосвода, обычно на высотах более 7 километров (stratus значит «распростертый»);

циррокумулюсы – небольшие, округлой формы кучевидные облака, часто вытянутые рядами, состоящие изо льда и встречающиеся примерно на тех же высотах, что циррусы и цирростратусы (cumulus значит «куча»);

облака на промежуточных высотах, между 2 и 7 километрами, известные как альтостратусы и альтокумулюсы (altus значит «высокие»);

и – ближе к поверхности – облака стратус, стратокумулюс, нимбокумулюс (nimbus – «дождь»), кумулюс и кумулонимбус. Он заметит, что облака кумулонимбус (кучевые дождевые облака) часто сопутствуют вспышки света.

Рекомендуемая литература

1. Баландин Р.К. и др. Природа и цивилизация. - М.: Мысль, 1988

2. Гиренов Ф.И. Экология, цивилизация, ноосфера. - М.: Наука, 1987

3. Каталог биосферы/Пер. с англ. - М.: Мысль, 1991

4. Моисеев Н.Н. Современный антропогенез и цивилизационные разломы: Эколого-политический анализ // Зеленый мир. – 1994. - №12

5. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. - М.: Молодая гвардия, 1990

6. Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. т.1,2,3. - СПб: Гидрометеоиздат, 1992

10 ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Цель

Уяснить экологическую роль гидросферы в развитии цивилизаций; вникнуть в причины ее загрязнения; ознакомиться с решением вопроса рационального использования вещества гидросферы; уметь вести дискуссию.