У земной поверхности и в нижней тропосфере зональное распределение давления и ветра сложнее, чем в вышележащих слоях.
Сначала мы рассмотрим многолетние средние величины давления по широтным кругам. Приведем график многолетних средних величин давления для широтных кругов на уровне моря в январе и в июле (рис. 7.2).
Мы видим, что имеется зона с пониженным давлением по обе стороны экватора. В этой зоне в январе между 15° с. ш. и 25° ю. ш., а в июле между 35° с. ш. и 5° ю. ш. давление ниже 1013 мб (760 мм). При этом параллель с самым низким давлением Приходится в январе на 5—10° ю. ш., а в июле — на 15° с. ш. Это — зона экваториальной депрессии, распространяющаяся больше на то полушарие, в котором в данном месяце лето. В направлении к высоким широтам от этой зоны давление в каждом полушарии растет, и максимальные значения давления мы находим в январе под 30—32° северной и южной широты, а в июле — под 33—37° с. ш. и 26—30° ю. ш. Это — две субтропические зоны, повышенного давления; от января к июлю они несколько смещаются к северу, а от июля к январю — к югу.
От субтропиков к еще более высоким широтам давление падает, особенно сильно в южном полушарии. Под 75—65° с. ш. и под 60—65° ю. ш. наблюдается минимальное давление в двух субполярных зонах низкого давления, а еще дальше в направлении к полюсам давление снова растет.
В среднем годовом мы получаем следующее зональное распределение давления на уровне моря:
с. ш. 80° 60 30 10 0 10 30 60 80° ю. ш.
1014 1012 1019 1012 1010 1012 1018 989 991
NE SW NE ENE ESE SE NW SE
В нижней строке приведены преобладающие направления ветра у земной поверхности в зонах между указанными параллелями. Меридиональные составляющие из них не исключены.
Рис.7.2. Зональное распределение атмосферного давления в январе и в июле.
Итак, зональность в распределении давления на уровне моря (и в нижней тропосфере) сложнее, чем в распределении температуры. Температура у земной поверхности непрерывно падает от низких широт к высоким (если отвлечься от возмущений, вносимых распределением суши и моря). Давление же от экваториальной зоны сначала растет к субтропикам, затем падает к субполярным широтам и снова растет к полюсам.
При этом меридиональный барический градиент направлен от субтропиков к экватору, от субтропиков же к субполярным широтам и от полюса к субполярным широтам; направление барического градиента, таким образом, несколько раз меняется вдоль меридиана (рис. 7.3). С этим согласуется и зональное распределение ветра, о чем будет сказано ниже.
Причины образования зон высокого давления в субтропиках и зон низкого давления в субполярных широтах заключаются в особенностях циклонической деятельности. Здесь кратко укажем, что антициклоны, возникающие в общем западном переносе умеренных широт, при своем движении с запада на восток в то же время смещаются к более низким широтам и там усиливаются. Они и образуют в каждом полушарии субтропическую зону высокого давления с осью около 35-й параллели. Напротив, циклоны, возникающие в тех же средних широтах, при своем движении к востоку отклоняются к более высоким широтам и сосредоточиваются там, образуя субполярную зону низкого давления около 60—65-й параллели. Такая сепарация циклонов от антициклонов зависит от изменения отклоняющей силы вращения Земли с широтой.
По обращенной к полюсу периферии субтропической зоны в средних широтах создается западный перенос; он простирается до оси субполярной зоны низкого давления, т. е. до 60— 65° широты. Таким образом, в средних широтах западный перенос характерен не только для верхней тропосферы, но и для нижней тропосферы и для земной поверхности (если отвлечься от меридиональных составляющих, создаваемых трением). Правда, повторяемость западных ветров вблизи земной поверхности все-таки значительно меньше, чем в высоких слоях; с высотою она растет. Наиболее хорошо этот западный перенос у земной поверхности выражен над океанами, особенно в южном полушарии.
Рис. 7.3. Зональное распределение давления и переносов воздуха у земной поверхности и в нижней тропосфере (схема). Справа — направление барических градиентов вдоль меридиана в соответствующих зонах.
Рис. 7.4. Среднее распределение зональной составляющей скорости ветра в м/сек в северном полушарии в январе (по И. Г. Гутерману).
Точками выделены области восточного переноса, без точек — западный перенос.
Но по периферии субтропической зоны высокого давления, обращенной к экватору т. е. в тропиках, барический градиент у земной поверхности и в нижней тропосфере в среднем направлен к экватору, что и создает здесь восточный перенос, в общем охватывающий всю тропическую зону. Это так называемые пассаты — тропические восточные ветры.
Наиболее низкое давление у земной поверхности и в нижней тропосфере обнаруживается в субполярных широтах, вблизи 60—65-й параллели. Отсюда в направлении к полюсу давление растет. Следовательно, средний барический градиент направлен в нижней тропосфере от полюса к субполярным широтам, что создает в полярном районе также восточный перенос воздуха. В Арктике восточные направления ветра в нижних слоях лишь несколько преобладают над западными. Но в Антарктиде по окраине материка наблюдаются устойчивые, а в Восточной Антарктиде — даже постоянные восточные ветры.
Рис. 7.5. Среднее распределение зональной составляющей скорости ветра в м/сек в северном полушарии в июле (по И. Г. Гутерману).
Точками выделены области восточного переноса, без точек — западный перенос.
Среднее распределение зональных составляющих ветра в вертикальном разрезе над северным полушарием представлено на рис. 7.4 и 7.5.
