Барическое поле у поверхности Земли

В распределении атмосферного давления у земной поверхности существует зональность. Обобщенная планетарная схема распределения давления такова: вдоль экватора формируется пояс пониженного давления; к северу и к югу от него в обоих полушариях на широтах 30 – 40° – пояса повышенного давления; в умеренных широтах 50 – 70° – пояса пониженного давления; в приполярных широтах – области повышенного давления (рис. 52).

Реальная картина распределения атмосферного давления гораздо сложнее, особенно в северном полушарии, что наглядно обнаруживается на картах июльских и январских изобар, построенных по средним многолетним значениям на уровне моря (рис. 53, 54). Зональность давления нарушается вследствие неравномерного распределения материков и океанов с их разными условиями нагревания и охлаждения по сезонам года. Это приводит к тому, что в каждом поясе барическое поле распадается на статистически устойчивые области повышенного и пониженного давления, оконтуренные замкнутыми изобарами. Они называются центрами действия атмосферы. Одни из них постоянные, существующие в течение всего года, другие – сезонные, существующие только зимой или летом.

Пояс пониженного давления протягивается вдоль всего экватора и развит весь год. Ось его в среднем проходит близ термического экватора (10° с.ш.). Эта зона, опоясывающая земной шар, испытывает сезонные смещения, различные на разных долготах. В июле она смещается к северу, особенно далеко (вплоть до 30° с.ш.) в Южной Азии. Здесь, над сильно нагретыми материками, образуется Южно-Азиатский (Переднеазиатский) барический минимум с давлением в центре до 995 гПа с ложбиной в сторону Сахары. Второй, менее значительный по величине – Мексиканский минимум. В январе ось экваториального пояса пониженного давления смещается к югу от экватора примерно до 15° ю.ш., где над нагретыми материками образуются Южно-Американский, Южно-Африканский и Австралийский барические минимумы. Таким образом, на фоне экваториального пояса пониженного давления в июле в северном полушарии, в январе в южном над материками образуются обособленные летние термические депрессии – области пониженного давления, которые даже выходят за пределы тропиков.

Рис. 52. Схема распределения давления и ветров на земном шаре

Рис. 53. Среднее распределение атмосферного давления (мб) и ветров на уровне моря в июле (по Б. П. Алисову)

Рис. 54. Среднее распределение атмосферного давления (мб) и ветров на уровне моря в январе (по Б. П. Алисову)

В субтропических (30–40°) широтах находятся пояса повышенного давления. Фактически в виде сплошных зон высокого давления они существуют лишь зимой в соответствующем полушарии. Причем даже в зимнее время давление над океанами выше, чем над сушей, и там выделяются обособленные центры с давлением до 1022 гПа. Летом, когда материки оказываются теплее океанов, давление над ними становится пониженным и они вовлекаются в экваториальную термическую депрессию в виде перечисленных выше барических минимумов. Над относительно холодными океанами высокое давление летом не только сохраняется, но даже увеличивается (до 1025 гПа) по сравнению с зимой – образуются барические максимумы. При этом они разрастаются по площади и смещаются в сторону умеренных широт по сравнению с зимним периодом. В северном полушарии это Северо-Атлантический (Азорский) максимум с гребнем в июле над Средиземным морем и Северо-Тихоокеанский (Гавайский) максимум; в южном полушарии – Южно-Тихоокеанский, Южно-Атлантический и Южно-Индийский максимумы. Так что в течение всего года повышенное давление в этих широтах наблюдается лишь над океанами.

В умеренных субполярных (50 – 70°) широтах барическая ситуация сложнее. В южном полушарии, над океаническими просторами, в течение всего года существует сплошной пояс пониженного давления (985 – 990 гПа) вокруг Антарктиды, на фоне которого выделяется несколько обособленных барических минимумов.

В северном полушарии в этих широтах сплошная зона пониженного давления и над сушей, и над океанами обнаруживается лишь летом. Зимой барическая обстановка здесь резко меняется. Над охлажденными материками – Евразией и Северной Америкой, где скапливается холодный тяжелый воздух, образуются два барических максимума. Один из них – обширный Азиатский с давлением в центре над Монголией до 1040 гПа образует два гребня (отрога): на запад через Северный Казахстан до Нижнего Поволжья – так называемая ось Воейкова и на северо-восток, на Чукотку. Второй максимум – меньший по площади и величине давления – Северо-Американский (Канадский).

Над незамерзающими океанами давление зимой становится весьма низким. Здесь формируются ярко выраженные барические минимумы: в Атлантическом океане – Исландский (в центре давление 995 гПа) с ложбинами над теплыми течениями в сторону Норвежского и Баренцева морей и море Баффина, в Тихом океане – Алеутский (1000 гПа). Исландский минимум в ослабленном виде сохраняется и летом, Алеутский – на фоне летнего пояса пониженного давления почти не выражен.

В образовании зимой барических минимумов над океанами и барических максимумов над сушей, несомненно, большая роль принадлежит температуре. Это наглядно видно из сравнения карт изобар и термоизаномал: барические минимумы соответствуют положительным температурным аномалиям, барические максимумы – отрицательным. Налицо термодинамическое взаимодействие. Но, помимо термики, в образовании океанических минимумов в умеренных и субполярных широтах и океанических максимумов в субтропических широтах большое значение имеет динамика воздуха: движение воздушных масс в виде вихрей – циклонов и антициклонов, о чем подробнее будет сказано далее.

Как океанические минимумы, так и океанические максимумы существуют в течение всего года. Но океанические субтропические максимумы ярче выражены летом по сравнению с термическими депрессиями над нагретыми материками, а океанические минимумы умеренных субполярных широт лучше выражены зимой по сравнению с сезонными барическими максимумами над охлажденными материками.

В полярных широтах весь год повышенное давление. Особенно хорошо выражена область высокого давления над Антарктидой – Антарктический максимум. В Арктике давление тоже повышенное, но незначительно. Лишь над ледяной Гренландией обрисовывается слабо выраженная область повышенного давления (более 1000 гПа) – Гренландский максимум.

Таким образом, барические области, наблюдаемые на земном шаре, можно объединить в две группы:

1. Постоянные (перманентные) барические области, существующие в течение всего года: экваториальный пояс пониженного давления, пять субтропических океанических барических максимумов, пояс пониженного давления вокруг Антарктиды, Исландский и Алеутский минимумы, Антарктический и Гренландский максимумы.

2. Сезонные барические области – Азиатский и Канадский зимние максимумы, которым летом соответствует пониженное давление над всей Евразией и Северной Америкой, и Южно-Азиатский, Мексиканский, Южно-Американский, Южно-Африканский и Австралийский минимумы над материками, которые существуют только летом. Зимой эти области являются частью поясов повышенно го давления.

Все перечисленные центры действия атмосферы высокого или низкого давления оказывают большое влияние на циркуляцию атмосферы, а значит, на погоду и климат.

В целом же барическое поле Земли в течение года сохраняет зональный характер. Зональность нарушается тем, что над материками давление зимой повышается, а летом понижается. Это так называемый континентальный тип годового хода давления, который лучше всего выражен во внутренних районах Центральной Азии, где внутригодовой перепад давления достигает почти 40 гПа (г. Люкчун). В океаническом типе годовой ход давления обратный: летом оно повышается, зимой понижается. Сезонные изменения барического поля ярче выражены во внетропических широтах, менее выразительны в экваториально-тропических.