Метеорология и климатология (рус.)

Циклоническая деятельность испытывает определенные го­довые изменения. Над океанами умеренных широт циклоны зи­мой глубже, чем летом. Над материками зимой преобладают сильные антициклоны, а летом — области пониженного давле­ния. Над субтропическими частями океанов круглый год преоб­ладают антициклоны, но в северном полушарии они сильнее вы­ражены летом, чем зимой, и т. д.

В связи с сезонными изменениями в циклонической деятель­ности атмосферное давление обнаруживает годовой ход, в раз­ных областях Земли разный. В отдельные годы годовой ход давления может более или менее сильно различаться. Но все же в нем есть определенные особенности, свойственные данному ме­сту, которые хорошо отображены в многолетних средних вели­чинах.

Рассматривая изобары на синоптической карте, мы заме­чаем, что в одних местах изобары проходят гуще, в других — реже.

Очевидно, что в первых местах атмосферное давление ме­няется в горизонтальном направлении сильнее, во-вторых — слабее. Говорят еще: «быстрее» и «медленнее», но не следует смешивать изменения в пространстве, о которых идет речь, с изменениями во времени.

Точно выразить, как меняется атмосферное давление в гори­зонтальном направлении, можно с помощью так называемого горизонтального барического градиента, или горизонтального градиента давления. В главе четвертой говорилось о горизон­тальном градиенте температуры. Подобно этому горизонталь­ным градиентом давления называют изменение давления на единицу расстояния в горизонтальной плоскости (точнее, на по­верхности уровня); при этом расстояние берется по тому на­правлению, в котором давление убывает всего сильнее. А таким направлением наиболее сильного изменения давления является в каждой точке направление по нормали к изобаре в этой точке.

Карты абсолютной барической топографии для нескольких изобарических поверхностей в своей совокупности наглядно представляют барическое поле атмосферы в тех слоях, в кото­рых располагаются эти изобарические поверхности. Но, кроме того, с давних пор принято изображать барическое поле на уровне моря с помощью линий равного давления — изобар. Для этого наносят на географическую карту величины атмо­сферного давления, измеренные в один и тот же момент на уровне моря или приведенные к этому уровню, соединяют точки с одинаковым давлением изобарами. Каждая изобара является следом пересечения какой-то изобарической поверх­ности с уровнем моря. На карте, охватывающей тот или иной географический район, можно для любого момента времени провести целое семейство изобар (рис.). Проводят их обычно так, что каждая изобара отличается по величине давления от соседних изобар на 5 мб. Таким образом, изобары могут иметь, например, значения 990, 995, 1000, 1005, 1010 мб и т. д. Можно, разумеется, проводить изобары и через другое число миллибар, например через 10 мб, 2 мб.

Пространственное распределение атмосферного давления непрерывно меняется с течением времени. Это значит, что не­прерывно меняется расположение изобарических поверхностей в атмосфере. Чтобы следить за изменениями барического, а также и термического поля, в практике службы погоды еже­дневно составляют по аэрологическим наблюдениям карты топо­графии изобарических поверхностей — карты барической топо­графии.

На карту абсолютной барической топографии наносят вы­соты определенной изобарической поверхности над уровнем моря на разных станциях в определенный момент времени, на­пример поверхности 500 мб в 6 часов утра 1 января 1967 г. Точки с равными высотами соединяют линиями равных высот — изогипсами (абсолютными изогипсами). По изогипсам можно судить о распределении давления в тех слоях атмосферы, в ко­торых располагается данная изобарическая поверхность.

В атмосфере всегда существуют области, в которых давле­ние повышено или понижено по сравнению с окружающими об­ластями. Фактически вся атмосфера состоит из таких областей повышенного или пониженного давления, расположение которых все время меняется. При этом в областях пониженного давле­ния — циклонах или депрессиях — давление на каждом уровне самое низкое в центре области, а к периферии . . . . .

В главе второй говорилось об атмосферном давлении, о единицах, в которых оно выражается, и о его изменении с вы­сотой. В этой главе мы остановимся на горизонтальном распре­делении давления и на его изменениях во времени. То и другое тесно связано с режимом ветра.

Распределение атмосферного давления называют барическим полем. Атмосферное давление есть величина скалярная: в каж­дой точке атмосферы оно характеризуется одним числовым зна­чением, выраженным в миллибарах или в миллиметрах ртутного столба. Следовательно, и барическое поле есть скалярное поле. Как всякое скалярное поле, его можно наглядно представить в пространстве поверхностями равных значений данного скаляра, а на плоскости — линиями равных значений. В случае барического поля это будут изобарические поверхности и изобары.

Мы проанализировали распределение радиации на границе атмосферы. До земной поверхности она доходит ослабленной атмосферным поглощением и рассеянием. Кроме того, в атмо­сфере всегда есть облака, и прямая солнечная радиация часто вообще не достигает земной поверхности, поглощаясь, рассеи­ваясь и отражаясь обратно облаками. Облачность может умень­шать приток прямой радиации в широких пределах. Например, в Ташкенте, в зоне пустыни, в малооблачном августе теряется вследствие наличия облаков всего 20% прямой солнечной ра­диации. Но во Владивостоке с его муссонным климатом потеря прямой радиации вследствие облачности летом составляет 75%. В Ленинграде, даже в среднем за год, облака не пропускают к земной поверхности 65% прямой радиации.

Итак, действительные количества прямой солнечной радиа­ции, достигающие земной поверхности в течение того или иного времени, будут значительно меньше, чем количества, рассчитан­ные для границы атмосферы. Распределение же их по Земному шару будет более сложным, так как степень прозрачности атмосферы и условия облачности весьма изменчивы в зависимости от географической обстановки.

Для измерения интенсивности прямой и рассеянной солнеч­ной радиации и эффективного излучения (а также альбедо, осве­щенности и пр.) существует много приборов как с визуальными отсчетами, так и с автоматической регистрацией. Ограничимся здесь указанием на общие принципы их построения.

Приборы для измерения прямой солнечной радиации назы­вают пиргелиометрами и актинометрами, для измерения рассе­янной радиации — пиранометрами, для измерения эффективного излучения — пиргеометрами, для измерения радиационного баланса — балансомерами. Названия самопишущих приборов окан­чиваются на «граф» (актинограф, пиранограф).

Для измерения радиации применяется зачерненная металли­ческая пластинка, которая по своим поглощательным свойствам практически идентична абсолютно черному телу, т. е. поглощает и превращает в тепло всю падающую на нее радиацию. Во мно­гие приборы входят, кроме того, пластинки с белой или полиро­ванной поверхностью, почти полностью отражающие падающую радиацию.