Тепловой низкий
Термические минимумы , или тепловые минимумы , представляют собой нефронтальные области низкого давления , которые возникают над континентами в субтропиках в теплое время года в результате интенсивного нагрева по сравнению с окружающей их средой. [1] Термические минимумы возникают вблизи пустыни Сонора , на Мексиканском плато Калифорнии , в Большой Центральной долине , в Сахаре , в Калахари , над северо-западом Аргентины , в Южной Америке , над районом Кимберли на северо-западе Австралии , над Иберийским морем. полуостров и Тибетское нагорье .
На суше интенсивный и быстрый солнечный нагрев земной поверхности вызывает нагрев самых нижних слоев атмосферы за счет переизлученной энергии в инфракрасном спектре. Более горячий воздух менее плотен, чем окружающий более холодный воздух, и поднимается вверх, что приводит к образованию области низкого давления. Возвышенные районы могут усилить силу термического минимума, поскольку они нагреваются быстрее, чем атмосфера, окружающая их на той же высоте. Над водой минимумы нестабильности образуются зимой, когда воздух над сушей холоднее, чем в более теплом водоеме.
Термические минимумы могут достигать 3100 метров (10 200 футов) в высоту и, как правило, имеют слабую циркуляцию. Термические минимумы над западными и южными частями Северной Америки, Северной Африки и Юго-Восточной Азии достаточно сильны, чтобы привести к возникновению летних муссонов . Термические минимумы внутри береговой линии приводят к развитию морских бризов , что в сочетании с пересеченной топографией вблизи побережья может привести к ухудшению качества воздуха. Из-за очень высоких температур в центре теплового минимума прямых наблюдений термических минимумов относительно немного.
Формирование
[ редактировать ]
В пустынях недостаток почвенной и растительной влаги, которая обычно обеспечивает испарительное охлаждение , может привести к интенсивному и быстрому солнечному нагреву нижних слоев воздуха. Горячий воздух менее плотный, чем окружающий более холодный воздух. Это, в сочетании с подъемом горячего воздуха, приводит к образованию области низкого давления, называемой тепловым минимумом. [1] Над возвышенными поверхностями нагрев земли превышает нагрев окружающего воздуха на той же высоте над уровнем моря , что создает соответствующий минимум тепла над местностью и усиливает любые тепловые минимумы, которые в противном случае существовали бы. [2] [3] В холодное время года ( зима ) теплые водоемы, такие как Великие озера, могут вызвать нестабильность минимума. [4] Термические минимумы, развивающиеся вблизи уровня моря, могут увеличиваться в высоту в теплое время года или летом до высоты поверхности давления 700 гПа. [5] который находится на высоте около 3100 метров (10 200 футов) над уровнем моря. [6] Тепловые минимумы обычно стационарны и имеют слабую циклоническую циркуляцию. [7] Поскольку они наиболее сильны на поверхности и нагреваются ближе к центру, а наверху, где воздух более стабилен, они слабее, термический минимум считается теплым ядром. [8] [9] Самые сильные версии этих особенностей в глобальном масштабе наблюдаются над Аравией, северной частью Индийского субконтинента , Аризоной , Мексиканским плато , [10] северо-запад Аргентины , [11] юго-запад Испании , [12] Австралия, [13] и северной Африки . Формирование теплового минимума над северной Африкой приводит к низкоуровневому западному струйному течению с июня по октябрь. [14]
Роль в режиме муссонов
[ редактировать ]
Муссоны вызваны большей амплитудой сезонного цикла температуры суши по сравнению с таковой в близлежащих океанах. Это дифференциальное потепление происходит потому, что тепло в океане смешивается вертикально через «смешанный слой», глубина которого может достигать пятидесяти метров, из-за действия ветра и турбулентности, создаваемой плавучестью , тогда как поверхность суши проводит тепло медленно, при этом сезонный сигнал проникает в океан. возможно, метр или около того. Кроме того, удельная теплоемкость жидкой воды значительно выше, чем у большинства материалов, входящих в состав суши. В совокупности эти факторы означают, что теплоемкость слоя, участвующего в сезонном цикле, намного больше над океанами, чем над сушей, а это означает, что воздух над сушей нагревается быстрее и достигает более высокой температуры, чем воздух над океаном. Горячий воздух над сушей имеет тенденцию подниматься вверх, создавая область низкого давления . Это создает устойчивый ветер, дующий в сторону суши, увлекая за собой влажный приповерхностный океанский воздух. [15] Подобные осадки вызваны тем, что влажный океанский воздух поднимается горами вверх. [16] поверхностное отопление, [17] сходимость на поверхности, [18] расхождение наверху или из-за штормовых потоков на поверхности. [19] Однако при подъеме воздух охлаждается за счет расширения при более низком давлении, что, в свою очередь, приводит к конденсации .
Зимой суша быстро остывает, но океан дольше сохраняет тепло благодаря более высокой удельной теплоемкости. Горячий воздух над океаном поднимается вверх, создавая область низкого давления и ветер с суши к океану, в то время как над сушей образуется большая область высыхания и высокого давления, усиливающегося за счет зимнего похолодания. [15] Муссоны похожи на морские и сухопутные бризы — термин, обычно обозначающий локализованный суточный (дневной) цикл циркуляции вблизи береговой линии повсюду, но они гораздо крупнее по масштабу, гораздо сильнее и сезонны. [20]
Роль в формировании морского бриза
[ редактировать ]
Море удельной прогревается солнцем на большую глубину, чем суша, из-за большей теплоемкости . [21] Таким образом, море обладает большей способностью поглощать тепло, чем суша, поэтому поверхность моря нагревается медленнее, чем поверхность суши. По мере того как температура поверхности земли повышается , земля нагревает воздух над ней. Менее плотный теплый воздух поднимается вверх, что снижает давление на уровне моря примерно на 0,2%. Более прохладный воздух над морем с более высоким давлением на уровне моря течет к суше в область более низкого давления, создавая более прохладный бриз у побережья. Сила морского бриза прямо пропорциональна разнице температур суши и моря. Если поле ветра окружающей среды превышает 8 узлов (15 км/ч) и противоположно направлению возможного морского бриза, развитие морского бриза маловероятно. [22]
Вдоль побережья Калифорнии более прохладная вода создает поверхностный морской слой, который летом намного прохладнее, чем во внутренних районах. В то же время интенсивное нагревание внутри страны создает выраженную термическую впадину, расположенную вдоль Центральной долины и обычно связанную с более широким термальным минимумом в пустынях Северной Америки. В результате создается сильный градиент давления, который притягивает прохладный морской воздух к суше. Когда температура резко падает, туман и слоистые слои текут внутрь и через разрывы Береговых хребтов, и особенно через Золотые Ворота в Сан-Франциско ( см. Туман Сан-Франциско ). Одна и та же термическая впадина иногда выдвигается к побережью, особенно поздней осенью, когда более высокое давление развивается на востоке из-за похолодания еще дальше на восток. Эта ситуация часто приводит к тому, что самые высокие температуры года достигают обычно прохладной береговой линии, потому что морской бриз прекращается или даже заменяется опасно сухим бризом (см. Также ветер Диабло и ветер Санта-Ана ).
Роль в загрязнении воздуха
[ редактировать ]В холмистых или гористых районах вблизи береговой линии термически вызванные морские бризы в сочетании с ветровыми циркуляциями по склонам гор могут способствовать производству химических веществ, которые могут привести к развитию смога . Загрязнение было обнаружено в средних уровнях тропосферы в виде озона , который концентрируется над циркуляцией термического минимума, а также над прилегающими областями океана. [23]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Глоссарий метеорологии (2009 г.). Термический низкий. Архивировано 22 мая 2008 г. в Wayback Machine Американского метеорологического общества . Проверено 2 марта 2009 г.
- ^ Национальной метеорологической службы Офис в Тусоне, Аризона (2008 г.). Что такое муссон? Штаб-квартира Национальной метеорологической службы Западного региона. Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Дуглас Г. Хан и Сюкуро Манабе (1975). Роль гор в циркуляции муссонов в Южной Азии. Журнал атмосферных наук , том. 32, выпуск 8, стр. 1515-1541. Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Натаниэль С. Уинстед и Пьер Д. Мурад (2000). Тепловая циркуляция атмосферы на мелководье Великого озера, полученная с помощью радара с синтезированной апертурой. Ежемесячный обзор погоды : стр. 3654–3663. Проверено 9 марта 2009 г.
- ^ Дэвид Р. Роусон и Стивен Дж. Колуччи (1992). Синоптическая климатология термических систем низкого давления над юго-западом Северной Америки. Международный журнал климатологии , Vol. 12 Выпуск 6, стр. 529-545. Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ ВМС США (2008). Справочник синоптика Арктики Приложение B: Среднемесячное давление на уровне моря, температура воздуха и высота 700 м.б. Архивировано 26 декабря 2016 г. на Wayback Machine . Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Национальной службы погоды Бюро прогнозов Колумбия, Южная Каролина (2009). Условия погоды. Штаб-квартира Национальной метеорологической службы Восточного региона. Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Глоссарий метеорологии (2009). Теплый Низкий. Архивировано 17 августа 2007 г. в Wayback Machine Американского метеорологического общества . Проверено 4 апреля 2009 г.
- ^ Гонгю Линь (2008). Синоптические метеорологические системы. Калифорнийский государственный университет , Нортридж. Проверено 4 апреля 2009 г.
- ^ Донна Ф. Такер (1998). Система низкого давления Летнего плато Мексики. Журнал климата : стр. 1002–1015. Проверено 9 марта 2009 г.
- ^ Марсело Э. Селучи, А. Селеста Сауло , Матильда Николини и Пракки Сатьямурти (2003). Северо-западный аргентинский минимум: исследование двух типичных событий. Ежемесячный обзор погоды : стр. 2361–2378. Проверено 9 марта 2009 г.
- ^ Роджер Грэм Барри и Ричард Дж. Чорли (2003). Атмосфера, погода и климат. Рутледж, с. 199. ISBN 978-0-415-27171-4 . Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Бюро метеорологии . «Климат Джайлза» . Архивировано из оригинала 11 августа 2008 г. Проверено 3 мая 2008 г.
- ^ Б. Пу и К. Х. Кук (2008). Динамика низковысотной западной струи над Западной Африкой. Американский геофизический союз, осеннее собрание 2008 г., тезисы № A13A-0229. Проверено 8 марта 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Доктор Луиза Уоттс (2009). Что вызывает западноафриканский муссон? Национальный центр экологических наук. Проверено 4 апреля 2009 г.
- ^ Доктор Майкл Пидвирни (2008). ГЛАВА 8: Введение в гидросферу (e). Процессы образования облаков. Физическая география. Проверено 1 января 2009 г.
- ^ Барт ван ден Херк и Элеонора Блит (2008). Глобальные карты локальной связи суши и атмосферы. Архивировано 25 февраля 2009 г. в Wayback Machine KNMI. Проверено 2 января 2009 г.
- ^ Роберт Пенроуз Пирс (2002). Метеорология в Тысячелетии. Академическое издательство, с. 66. ISBN 978-0-12-548035-2 . Проверено 2 января 2009 г.
- ^ Словарь метеорологии. Порывистый фронт. Архивировано 5 мая 2011 г. на Wayback Machine . Проверено 9 июля 2008 г.
- ^ Погода BBC . Азиатский муссон. Проверено 22 мая 2008 г.
- ^ Доктор Стив Акерман (1995). Морские и сухопутные бризы. Университет Висконсина . Проверено 24 октября 2006 г.
- ^ JetStream: Интернет-школа погоды (2008). Морской бриз. Архивировано 23 сентября 2006 г. в Wayback Machine Южном регионе Национальной метеорологической службы . Проверено 24 октября 2006 г.
- ^ AC Карвальо, А. Карвальо, И. Желпи, М. Баррейру,К. Боррего, А.И. Миранда, В. Перес-Мунузури (2006). Влияние топографии и землепользования на распространение загрязняющих веществ на атлантическом побережье Пиренейского полуострова. [ постоянная мертвая ссылка ] Атмосферная среда 40 (2006) 3969–3982. Проверено 9 марта 2009 г.
