Лекция 10. Атмосферное давление и барическое поле. Циклоны, антициклоны.

Атмосферное давление и барическое поле. Барическая ступень.

Всякий газ производит давление на ограничевающие его стенки, т. е. действует на эти стенки с какой-то силой давления, направленной перпенди­кулярно к стенке. Числовую величину этой силы, отнесённую к единице пло­щади, и называют давлением. Атмосферное давление можно выразить в г на 1 см² или кг на 1 м². На уровне моря оно близко к 1кг на 1 см². Со времён фи­зика Торричилли (XVI в.) принято выражать атм.дав. в мм рт.ст. Это значит, что атм.дав. Сравнивают эквивалентным ему давлением столба ртути. За нормальное принято атм.дав. 760 мм рт.ст. Это атм.дав. уравновешивается столбиком ртути высоттой 760 мм, сечением 1 см² при t⁰=0⁰ С на уровне моря на 45⁰ широты. В настоящее время атм.дав. Принято измерять также в милл­барах. 760 мм рт.ст.=1013 мб                               1мб=0,75 мм рт.ст.

750 мм рт. ст.= 1000 мб                               1 мм рт.ст =1,33 мб

Распределение атм.дав. называют барическим полем. А тм.дав.- есть ве­личина склярная, т.е. в каждой точке атмосферы оно характеризуется одним числом. Следовательно, барическое поле — склярное поле, его можно нагляд­но представить в пространстве поверхностями равных значений данного скляра, а на плоскости — линиями равных значений — изобарическими по­верхностями и изобарами.

Изменение давления с высотой.

Атм.дав. с высотой убывает. Расстояние в метрах на которое надо под­няться или опуститься, чтобы атм.дав.изменилось на 1мб, называют бариче­ской ступенью. Барическая ступень с высотой растёт. Барическая ступень обратно пропорциональна величине самого атм.дав.и прямо пропорциональ­на t⁰ воздуха. → Чем больше высота, тем ниже атм.дав., тем больше бариче­ская ступень.

При одном и том же давлении барическая ступень больше при более высокой t⁰, чем при более низкой

Например, при t⁰ = 0⁰С и атм.дав. = 1000 мб - барическая ступень = 8 м/мб, т.е. надо подняться на 8 м, чтобы атм.дав. упало на 1 мб.

С приростом t⁰ барическая ступень растёт на 0,4% на каждый градус. Например, на высоте 5 км, где атм.дав. близко к 500 мб при t⁰ = 0⁰С бариче­ская ступень равна 16 мб.

     Пространственное распределения атм.дав. непрерывно меняется с тече­нием времени. Следовательно, изменяется и положения изобарических по­верхностей в атмосфере. Чтобы следить за изменениями барического поля в практике метеослужб ежедневно составляют по аэрологическим наблюдени­ям карты изобарических поверхностей, т.е. Карты барической топографии.

      В атмосфере всегда существуют области, где давление повышено или понижено по сравнению с окружающими областями. Фактически вся атмо­сфера состоит из таких областей повышенного или пониженного давления, расположение которых всё время меняется.

При этом в областях пониженного давления — циклонах, или бариче­ских депрессиях или min, на каждом уровне самое низкое давление в центре, а к переферии растёт; т.к. давление с высотой падает — то изобарические по­верхности в циклоне прогнуты в виде воронок, снижаясь от переферии к цен­тру (барические системы трёхмерные).

Рис. 1.

В областях повышенного давления — антициклонах, или барических max, - напротив в центре будет наивысшее давление.

Рис. 2.

Рассматривая синоптические карты, мы замечаем, что в одних местах изобары проходят гуще, чем в др. Следовательно, атм.давл. в первом случае изменяется быстрее, а во втором - медленнее. Изменение давл. в горизонталь­ном направлении характеризуется барическим градиентом. Барический гра­диент — это изменение давл.на единицу расстояния в строну уменьшения давл., внаправлении перпендикулярном к изобаре.

Горизонтальный барический градиент — это вектор, направление которого совпадает с направлением нормали к изобаре (т.е. перпендикуляр­но) в сторону уменьшения давления. Чем градиент выше, тем гуще проведе­ны изобары.

Рис. 3.

Барические системы: барический максимум (антициклон) и минимум (циклон), гребень, ложбина, седловина.

Области повышенного и пониженного давл., на которые постоянно рас­членяется баричесое поле атм. - называют барическими системами. Бариче­ские системы основных типов — циклон и антициклон, на приземных синоп­тических картах обрисовываются замкнутыми концентрическими изобарами неправильной,но в целом округлой формы.

Рис. 4.

Кроме них различают барические системы с незамкнутыми изобарами: 1) ложбина — полоса пониженного давл. между 2 областями повышенного давл.; изобары в ней или почти параллельны, или вытянуты в виде лат.буквы V (часто это переферийная вытянутая часть циклона); 2) гребень — полоса повышенного давл.между 2 областями пониженного давл., изобары в ней или почти параллельны, или вытянуты в виде лат.буквы U (часто это переферий­ная часть антициклона, его отрог); 3) седловина — участок барического поля между 2 циклонами и 2 антициклонами (в центре точка седловены).

Рис. 5. Барические системы.

     Географическое распределение давления. Центры действия атмосфе­ры - постоянные и сезонные (экваториальные барические депрессии; Алеут­ский, Исландский и др. min; Азорский, Гавайский, Сибирский и др. max).

     Сезонные изменения давления.