Циркуляционные и климатические эпохи в XX столетии. Часть 4.
Экватор и два тропических пояса получают большую часть солнечной энергии и представляют собой источники тепла, а высокоширотные ледяные шапки в северном и южном полушариях, наоборот, стоки тепла. Эти контрасты и определяют междуширотный теплообмен. Как следует из приведенных выше цифр, температура в зоне источника тепла в течение года изменяется мало, а в зонах стока — очень резко от зимы к лету, и наоборот. Особенно интенсивная отдача энергии в областях стока происходит в период полярной ночи. Это приводит к сильному выхолаживанию полярной атмосферы, увеличению разности температур экватор — полюс и, как следствие, к наиболее заметной динамике процессов в этих широтах.
Если бы Земля была однородной и неподвижной, то разность температур экватор — полюс определяла бы самую простую модель циркуляции атмосферы: лишнее тепло от экватора переносилось бы воздушными потоками к полюсам наверху и от полюсов к экватору у поверхности земли. В атмосфере существовало бы одно кольцо циркуляции с меридиональным направлением переноса тепла. Но наша Земля, во-первых, вращается, а во-вторых, имеет океаны и материки, т.е. поверхности с разными свойствами аккумуляции и отдачи тепла. Именно это определяет возникновение разностей температур океан — континент. По мнению ученых, при существующей скорости вращения Земли роль разностей температур экватор — полюс и океан — континент оказывается равнозначной в механизме общей циркуляции атмосферы и формировании климатов.
Вращение Земли усложняет простую схему циркуляции, расчленяя ее у поверхности планеты на три циркуляционные зоны с преобладанием восточной циркуляции (пассатной) в тропиках, западной — в умеренных широтах и восточной — в высоких. Только по одной этой причине, как видно, продвижение воздуха к полюсам приобретает более сложные формы. Воздействие океанов и материков, выступающих попеременно в роли источников и стоков тепла в зависимости от сезона года, еще более усложняет процесс переноса тепла и влаги из теплых областей в холодные.
В умеренных широтах, где в нижней тропосфере преобладают западные ветры, теплообмен осуществляется гигантскими вихрями-циклонами (области пониженного давления) и антициклонами (области повышенного давления). Они возникают при сближении воздушных масс: теплых, двигающихся из южных широт, и холодных — -из северных. Зоны столкновения контрастных потоков воздуха называются фронтами. Крупномасштабные атмосферные вихри-циклоны могут достигать в диаметре 2 — 3 тыс. км, а скорость перемещения — до 30 — 50 км/час. Умеренные широты с их гигантскими вихрями представляют как бы арену непрерывной борьбы двух сил — холодных масс, рожденных в полярных районах, и теплых — в тропических широтах. Это взаимодействие выражается в крайней неустойчивости географического положения фронтов.