2.2.1. Зональная циркуляция в тропосфере

Основным видом циркуляции воздуха на Земле, которая вращается вокруг оси, является зональный перенос, особенно проявляющийся в свободной атмосфере (выше слоя трения). В умеренных широтах Северного и Южного полушарий у поверхности Земли и в нижней тропосфере преобладает западный перенос воздуха, в низких и полярных широтах – восточный перенос. Рассмотрим основные черты наиболее крупномасштабного звена общей циркуляции атмосферы – западного переноса.

Главной причиной западного переноса являются температурная горизонтальная неоднородность атмосферы и отклоняющее действие вращения Земли. Температурная горизонтальная неоднородность атмосферы обусловлена особенностями энергетического взаимодействия между деятельной поверхностью и атмосферой. В низких широтах количество тепла, которое поступает на единицу площади земной поверхности в течение года, значительно превышает количество тепла, поступающего в высокие широты. От нагретой деятельной поверхности континентов и океанов путем турбулентной теплопроводности, испарения воды и конденсации пара в атмосфере, радиационных потоков тепла, которые поглощаются термодинамически активными примесями (Н2О, СО2 и др.), тепло переносится в атмосферу. Таким образом, температурный контраст между низкими и высокими широтами возникает не только у поверхности Земли, но и во всей толще тропосферы. Так как поле давления на некотором уровне в тропосфере определяется полем температуры, поэтому градиент давления в среднем также направлен от низких широт к высоким. На вращающейся Земле возникает перенос воздуха с запада на восток в результате закона сохранения момента количества движения (действия силы Кориолиса).

Если рассмотреть зональную составляющую скорости ветра в годовом ходе, то следует отметить, что во все сезоны западный перенос преобладает над большей частью тропосферы (30–65°). Наибольшая интенсивность западного переноса наблюдается зимой вблизи 30° с.ш. на высоте 10–12 км. Летом очаг максимума смещается к 40° с.ш. В экваториальной и тропической зонах во всей тропосфере наблюдается восточный перенос, который тоже зависит от времени года и широты. Зимой на высоте 3 км западный перенос охватывает практически все Северное полушарие вплоть до 20°, южнее 20° – восточный перенос. На высоте 12 км – западный перенос практически над всем полушарием, кроме тропической зоны Тихого и Индийского океанов. Летом граница западного потока в средней тропосфере (3 км) смещается на север (с 30–35° по 65°). При этом зона восточных ветров летом проходит над Черным морем, через Кавказ, Китай и до тропиков Тихого океана. В верхней тропосфере летом западный перенос наблюдается практически во всей внетропической части Северного полушария (до 30°, в некоторых районах – до 10–5°с.ш.) (Климатология, 1989).