Метеорология. Строение атмосферы. Распределение атмосферного давления по земному шару

1.

Метеорология.
Строение атмосферы.
Распределение атмосферного
давления по земному шару.
Формирование облаков и погоды.
Атмосферные фронты.
Тропические циклоны.

2.

3.

Секция I:
Положение Земли в
космосе

4.

Орбита Земли
Орбита Земли — эллипс: ближняя точка этой орбиты на 5 млн км ближе к Солнцу, чем
самая дальняя (при среднем радиусе 150 млн км). Смену сезонов вызывает изменение
наклона земной оси к плоскости обращения вокруг Солнца. Если северный конец
земной оси наклонен в сторону Солнца, то Северное полушарие получает много
солнечного света и там устанавливается лето. Через полгода в сторону Солнца будет
наклонен южный конец земной оси, и в Южном полушарии зима сменится летом.
Земная ось описывает в пространстве коническую поверхность в результате влияния
Луны и жидких оболочек. Ее движение называется прецессией, а период обращения
(прецессии) составляет около 24 тыс. лет. Вследствие прецессии ось вращения Земли
в разные эпохи направлена на разные звезды, поэтому примерно через 12 тыс. лет
вблизи Северного полюса вместо Полярной звезды будет находиться Вега.

5.

6.

Экватор
Экватор - воображаемая линия пересечения с
поверхностью Земли плоскости, перпендикулярной
оси вращения планеты и проходящей через её
центр. Его длина приблизительно равна 40075 км.
Это воображаемая линия, которая делит Землю на
два равных полушария - Северное и Южное. Земля
имеет практически шарообразную форму, при этом
стабильно вращается вокруг своей оси.
Приэкваториальная область Земли, а именно часть планеты, расположенная между тропиками,
получает больше всего солнечного света и тепла.

7.

Тропики
Тропик - это параллель, на которой солнце
оказывается в зените один раз в год - в день
солнцестояния. Тропиков на Земле два Северный и Южный. Северный тропик или тропик
Рака — одна из пяти основных параллелей,
отмечаемых на картах Земли. В настоящее время
расположена на 23° 26′16″ к северу от экватора и
определяет наиболее северную широту, на которой
Солнце в полдень может подняться в зенит.
Южный тропик или тропик Козерога - южный
эквивалент северного тропика.

8.

9.

Полярный круг
Полярный круг — воображаемая линия на поверхности
планеты, параллель, выше широты которой (т. е.
дальше от экватора) наблюдается полярный день и
может наблюдаться полярная ночь. Полярный
круг может существовать только на планете,
имеющей ось вращения, причем она должна
иметь отличный от нуля угол наклона.
Полярные круги расположены на широтах ±
66°33′44″.
Севернее Северного и южнее Южного Полярного круга
наблюдается очень интересное явление полярного дня
и полярной ночи. Для климата планеты такое
расположение этих зон приводит к очень сильному
остыванию за долгую тёмную зиму, и, как следствие,
образование самых холодных областей Земли.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Секция II:
Вертикальная
структура атмосферы

16.

Озоновый слой (O3)

17.

Ozone layer
https://www.youtube.com/watch?v=CaLOiGEDPJ
Q&pp=ugMICgJydRABGAE%3D

18.

Строение атмосферы
• Верхняя граница тропосферы называется
тропопаузой. В умеренных широтах более
75% массы атмосферы лежит ниже тропопаузы. В
тропиках же в пределах тропосферы находится
около 90% массы атмосферы.
• Верхняя граница тропосферы находится на высоте
8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18
км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом.
Далее, и до высоты 45 км располагается
стратосфера.
• На высотах от 50 до 80 км располагается слой
атмосферы, называемый мезосферой. Слово
„мезосфера" означает „промежуточная сфера",
здесь температура воздуха продолжает понижаться с
высотой.
• Выше мезосферы, в слое, называемом
термосферой, температура снова растет с высотой
примерно до 1000°С, а затем очень быстро падает
до —96°С. Однако падает не беспредельно,
потом температура снова увеличивается.

19.

После термосферы
• В отличие от упомянутых ранее слоев, ионосфера
выделена не по температурному признаку. Главная
особенность ионосферы — высокая степень
ионизации атмосферных газов. Эта ионизация вызвана
поглощением солнечной энергии атомами различных
газов. Ультрафиолетовые и другие солнечные лучи,
несущие кванты высокой энергии, поступая в
атмосферу, ионизируют атомы азота и кислорода —
от атомов отрываются электроны, находящиеся на
внешних орбитах. Теряя электроны, атом приобретает
положительный заряд. Если же к атому присоединяется
электрон, то атом заряжается отрицательно. Таким
образом, ионосфера является областью, имеющей
электрическую природу, благодаря которой
становятся возможными многие виды радиосвязи.

20.

• https://meteoinfo.ru/ima
ges/Glossary/Vert_Atm_St
ruct/atmosphere-vertstruct.png

21.

Магнитное поле Земли

22.

Секция III:
Измерение погоды
Weather measurement

23.

В чём измеряется погода
К основным метеорологическим величинам относятся:
1. Температура воздуха-Air temperature: Thermometer/Thermograph;
2. Влажность воздуха-Air humidity: Hygrometer/Hygrograph;
3. Атмосферное давление-Atmospheric pressure: Barometer/Barograph;
4. Скорость и направление ветра-Wind velocity/direction: Weather vane;
5. Количество и высота облаков-Cloudiness/cloud height: Heliograph;
6. Количество осадков-Precipitation: Pluviograph;
Существуют и другие метеорологические величины, например:
1. Температура почвы;
2. Высота снежного покрова;
3. Продолжительность солнечного сияния (иначе говоря, продолжительность
светлого времени суток).
Но и это ещё не все характеристики. Помимо этого регистрирует метеоролог на
станции явления погоды, их интенсивность. К атмосферным явлениям можно отнести
следующие:
1. Гроза;
2. Метель
3. Пыльная буря;
4. Туман.

24.

25.

Секция IV:
Температура
Temperature

26.

Температура
• Воздух нагревается от Земли, которая в свою
очередь нагревается от Солнца. Наиболее
прогретые слои тропосферы прилегают к
Земле.
• В тропосфере температура постепенно
понижается с высотой.
• В стратосфере, благодаря озоновому слою,
температура начинает расти.
• В двух следующих слоях – мезосфере и
термосфере – температура продолжает менять
закономерность температуры, то понижаясь, то
повышаясь.

27.

28.

29.

30.

Секция V:
Влажность
Humidity

31.

Hydrological cycle

32.

Абсолютная влажность
Предположим, мы поместили объем воздуха в
воображаемый тонкий эластичный контейнер — a
parcel (“пакет/свёрток”) — примерно размером с
большой воздушный шар. С помощью
химического осушителя мы можем извлечь водяной
пар из воздуха, взвесить его и определить его
массу. Если мы затем сравним массу пара с
объемом воздуха в пакете воздуха, мы
определяем абсолютную влажность воздуха, т. е.
массу водяного пара в данном объеме воздуха,
которую можно выразить как:
Абсолютная влажность измеряется в г/м3.

33.

Удельная влажность
Влажность, однако, может быть выражена
способами, на которые не влияют изменения
объема воздуха. Когда массу водяного пара в
пакете воздуха сравнивают с массой всего
воздуха в пакете (включая пар), результат
называется удельной влажностью; таким образом:
Удельная влажность измеряется в г/кг.

34.

Относительная влажность
Хотя относительная влажность является наиболее
распространенным способом описания
атмосферной влажности, к сожалению, ее чаще всего
неправильно понимают. Понятие относительной
влажности на первый взгляд может показаться
запутанным, поскольку оно не указывает на
фактическое количество водяного пара в воздухе.
Вместо этого он говорит нам, насколько воздух близок к
насыщению. Относительная влажность (RH) — это
отношение количества водяного пара, фактически
содержащегося в воздухе, к максимальному
количеству водяного пара, необходимому для
насыщения при данной конкретной температуре (и
давлении). Это отношение содержания водяного пара в
воздухе к его вместимости; таким образом:
Относительная влажность измеряется в %.

35.

36.

37.

38.

Секция VI:
Стабильность
воздуха
Air stability

39.

Стабильность воздуха в примере

40.

Lapse rates
Environmental lapse rate (ELR) – величина,
показывающая, насколько температура
окружающей среды изменяется в высотой. ELR
варьируется в зависимости от температурных
условий в верхней/нижней тропосфере и
влажности воздуха.
Следующие две величины приняты за константы и
относятся к адиабатическому процессу внутри
parcel (“свёртка” воздуха), который мы
рассматриваем в примере:
• Dry adiabatic lapse rate (DALR) – изменение
температуры ненасыщенного воздуха.
• Saturated/moist/wet adiabatic lapse rate (SALR) изменение температуры ненасыщенного
воздуха.

41.

42.

43.

Smog

44.

45.

46.

Секция VII:
Атмосферное
давление
Air pressure

47.

Атмосферное давление
• Температура воздуха меняется в течение суток, а с
ней меняется и атмосферное давление. Когда
воздух нагревается, он увеличивается в объёме расширяется, становится менее плотным, его
масса уменьшается, в связи с чем понижается и
атмосферное давление. При остывании воздуха он
уменьшается в объёме, становится более плотным,
его масса увеличивается и, соответственно,
атмосферное давление возрастает.

48.

49.

Секция VIII:
Глобальное
распределение
погоды
Global weather
formation

50.

51.

52.

ITCZ

53.

How ITCZ shapes tropic
cities’ climate graphs

54.

Секция IX:
Ветер
Wind

55.

Atmospheric jets

56.

About jet streams (detailed):
https://www.youtube.com/watch?v=Lg91eowtfbw
https://www.youtube.com/watch?v=5wCq2Y9CB6
Y
https://www.youtube.com/watch?v=Lg91eowtfbw
(Polar vortices)

57.

Сила Кориолиса

58.

59.

Местные ветры

60.

Горно-долинные ветры

61.

Фён

62.

Бора

63.

Semi-permanent pressure systems
- January

64.

Semi-permanent pressure
systems - July
• Зима-лето

65.

Направление ветра в
циклонах и антициклонах

66.

67.

68.

Секция X:
Облака и туман
Clouds and fog

69.

Виды облаков

70.

Образование облаков

71.

Стабильность и облака

72.

73.

Воздушные
массы

74.

Атмосферные фронты

75.

Холодные фронты

76.

Тёплые фронты

77.

Фронты окклюзии

78.

Секция XI:
Циклоны
Сyclones

79.

80.

Тропические циклоны

81.

82.

83.

84.

85.

Секция XII:
Климат
Сlimate

86.

Муссоны.
Распределение по миру.

87.

Индийский муссон
https://www.pmfias.com/indian-monsoons-tropicaleasterly-jet-tibet-somali-jet-indian-ocean-dipole/

88.

Климат
https://meteo59.ru/book/index.php

89.

Климатообразующие
факторы

90.

Классификация
климатов Алисова

91.

Классификация
климатов Кёппена
https://ru.wikipedia.org/wiki/Классификация_клима
тов_Кёппена#/media/Файл:World!Koppen!Map!.p
ng

92.

Источники:
• https://obatmosfere.ru/page/izmenenietemperatury-vozduxa-s-vysotoj
• https://www.yaklass.ru/p/geografiya/6klass/atmosfera-gazovaia-obolochka-zemli5987236/atmosfernoe-davlenie-6007530/refce1085c-4895-4ee5-aae7-c6322b4d6823
• https://www.windy.com
• Ahrens. Meteorology Today
• Tarbuck. Earth Science