Как глобальное потепление изменит клетки Феррела

Картина, нарисованная Хэдли о происхождении пассатов, имела большой недостаток: он упустил тот факт, что скрытая теплота переносится к экватору сходящимися пассатами.Ячейка управляется не только (несколько) большим солнечным нагревом на экваторе, но и (в основном) результатом сбора тепла со всех тропиков в области, известной как «зона межтропической конвергенции». Тем не менее трактовку Хэдли можно рассматривать как основоположник метеорологии, поскольку он пытался объяснить погоду и ветры на основе физических принципов.

Картина Хэдли была вполне реалистичной в отношении торговли и депрессивного состояния. Однако его пришлось значительно изменить, чтобы учесть другие глобальные ветровые пояса. Самыми важными воздушными течениями после пассатов являются «западные ветры» с их сложной структурой центров высокого и низкого давления, следующих друг за другом, и их зависимостью от изменяющегося положения западного струйного течения вдоль полярного фронта. Шведско-американский метеоролог Карл-Густав Россби разработал элементы этой системы в 30—40-х гг. 20 в., положив начало современной метеорологии.

Описание клеток Феррела

Полная диаграмма, обобщающая атмосферную циркуляцию. Обратите внимание, что восходящий теплый и влажный воздух приводит к зоне низкого давления, а опускающийся холодный и сухой воздух приводит к зоне высокого давления. Эти зоны высокого и низкого давления вместе с силой Кориолиса создают основные ветровые пояса. Примечание. Ячейка Хэдли простирается от экватора примерно до 30 градусов северной и южной широты, ячейка Феррела простирается примерно от 30 до 60 градусов северной и южной широты, а ячейка Поляра простирается от 60 градусов широты до полюсов (90 градусов северной и южной широты). широта).

После ячейки Хэдли мы должны рассмотреть «ячейки Феррела». Ячейки Феррела соединяют опускающийся воздух в засушливой зоне с западными направлениями к полюсу засушливой зоны. Они также связывают это опускание воздуха с восходящим движением теплого воздуха, поднимающегося вверх с холодными воздушными массами вдоль полярного фронта, внутри движущихся на запад штормов.Американский метеоролог Уильям Феррел (1817-1891) показал, как склонность ветров двигаться по кругу на вращающейся планете порождает циклоны, которые притягивают воздух из более теплых регионов к полярному фронту, тем самым приводя в движение западные ветры. Механизм в чем-то аналогичен заключению сделок (в том смысле, что скрытая теплота приводит в действие конвекцию, которая всасывает воздух, вызывая ветры), но в этом случае тепло перемещается к полюсу. Феррел понял, что воздух, втягиваемый в центр низкого давления (где воздух поднимается вверх, охлаждается и теряет воду), движется по спирали: «циклон». Можно понимать, что западные ветры питаются от ряда крупных центров низкого давления (расположенных, например, вблизи Исландии или Алеутских островов) и несут с собой более мелкие циклонические вихри (штормы), порожденные этими центрами. Большой узор, возникающий в результате этого, можно увидеть в «волнах Россби» (названных в честь Карла-Густава Россби) вокруг Северного полюса, закрепленных Исландским и Алеутским центрами низкого давления. Эти водовороты, движущиеся с западным ветром, приносят дождь (циклоны) или солнечный свет (антициклоны) и отмечены знакомыми узорами «L» и «H» на картах погоды. Центры L показывают, где теплый воздух проник к полюсу в более холодные воздушные массы. Всасываемый влажный воздух приносит тепло. Таким образом, дождь делает климат мягким (пример: Берген, Норвегия). Центры H показывают, где языки более холодного воздуха движутся к низким широтам. Тепло не собирается (кроме солнечного света при ясном небе). Таким образом, районы высокого давления в высоких широтах обычно имеют суровый климат с сильным контрастом между летом и зимой.

Красной линией на картах показано движение ВКЗ на север летом (июль) и на юг зимой (январь).

Теперь, когда мы познакомились с основными воздушными течениями, пассатами и западными ветрами, мы можем оценить главные элементы общей атмосферной циркуляции.Влажный воздух поднимается вверх в районе, называемом Зоной межтропической конвергенции, или ITCZ. В северном полушарии ITCZ ​​имеет тенденцию перемещаться на север летом и на юг зимой. Выделение скрытой теплоты прогревает воздух ИТКЗ и заставляет его подниматься вверх. Вдали от ITCZ ​​обезвоженный воздух опускается, нагреваясь при этом, образуя засушливую зону. К северу и югу от ITCZ ​​воздух всасывается близко к поверхности моря, как и предполагал Хэдли. Этот воздух, двигаясь к экватору, забирает влагу (и тепло) из тропического океана. Движение воздуха отклоняется вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии под действием силы Кориолиса (см. глоссарий).