Атмосфералык динамикасынын негизги принциптери
Жердин атмосферасы – татаал физикалык мыйзамдар жана принциптер менен башкарылуучу эбегейсиз чоң, татаал түзүлүш. Аба кыймылдарын жана аларды пайда кылган күчтөрдү изилдөөнү камтыган атмосфералык динамикасынын негизги принциптерин түшүнүү метеорологдор, климатологдор жана аба ырайынын тенденцияларына жана атмосфералык жүрүм-турумга кызыккан ар бир адам үчүн абдан маанилүү. Бул макалада аба ырайыбызды жана климатыбызды калыптандырган динамикалык процесстерге сереп салынып, ушул фундаменталдык түшүнүктөр терең изилденет.
1. Атмосферанын түзүлүшү
Атмосферанын динамикасын түшүнүү үчүн, алгач Жердин атмосферасынын түзүлүшүн түшүнүү керек, ал ар бири өзүнчө мүнөздөмөлөргө ээ болгон бир нече катмардан турат. Жердин үстүнкү бетинен өйдө карай бул катмарлар төмөнкүлөр:
1. Тропосфера: Бардык аба ырайынын кубулуштары болуп турган эң төмөнкү катмар. Ал болжол менен 8-15 километрге чейин созулуп, тереңдиги кеңдикке жана мезгилге жараша өзгөрүп турат.
2. Стратосфера: Тропосферанын чокусунан болжол менен 50 километрге чейин созулат. Ал ультрафиолет күн нурларын сиңирип, чачыратуучу озон катмарын камтыйт.
3. Мезосфера: 50 километрден 85 километрге чейин созулуп, бийиктик менен температура төмөндөйт.
4. Термосфера: Мезосферанын үстүндө, 600 километрге чейин созулуп, бийиктик менен температуранын кескин жогорулашы менен мүнөздөлөт.
5. Экзосфера: Атмосферанын космоско жукарып кеткен эң сырткы катмары.
Тропосфера атмосферанын массасынын көпчүлүк бөлүгүн камтыйт жана көпчүлүк аба ырайынын процесстери жүрүүчү жер болгондуктан, ал атмосферанын динамикасы үчүн өзгөчө маанилүү.
2. Кориолис эффектиси
Атмосфералык динамикасынын негизги аспектиси - Жердин айлануусунан келип чыккан Кориолис эффектиси. Негизинен, бул эффект кыймылдагы абанын (жана суунун) түндүк жарым шарда оңго, ал эми түштүк жарым шарда солго бурулушуна алып келет. Кориолис эффектиси шамалдын багытына, океан агымдарына жана ал тургай алыскы аралыкка учуучу учактардын учуу траекторияларына таасир этет.
Мисалы, түндүк жарым шарда түндүк-чыгыштан жана түштүк жарым шарда түштүк-чыгыштан соккон пассат шамалдары Кориолис эффектисинин басым градиентинин күчүнүн айкалышынын натыйжасы болуп саналат.
3. Басым градиентинин күчү
Басым градиентинин күчү шамалдын кыймылынын маанилүү кыймылдаткыч күчү болуп саналат. Негизинен, аба жогорку басымдагы аймактардан төмөнкү басымдагы аймактарга жылат. Белгилүү бир аралыктагы басымдын айырмасы басым градиенти деп аталат жана бул градиенттен келип чыккан күч абаны Жер бети аркылуу түртөт.
Кориолис эффектиси жана сүрүлүү күчтөрү (Жер бетине жакын жерде маанилүү ролду ойнойт) менен айкалышканда, басым градиентинин күчү шамалдын тенденциялары эмне үчүн жогорку басымдуу аймактардан төмөнкү басымдуу аймактарга дайыма эле түз сызык менен агып кетпей, тескерисинче, ийри жолдор менен жүрөрүн түшүндүрөт.
4. Геострофиялык жана градиенттик шамалдар
Басым градиентинин күчү жана Кориолис эффектиси тең салмактуулукта болгондо, пайда болгон шамал геострофиялык шамал деп аталат. Бул шамалдар изобараларга (туруктуу атмосфералык басым сызыктарына) параллель агат жана сүрүлүү күчтөрү минималдуу болгон жогорку тропосферада эң байкалат.
Жер бетине жакыныраак сүрүлүү күчүнө ээ болуп, шамалдын схемасын өзгөртөт, бул түз геострофиялык агымдын ордуна басым системаларынын айланасында ийри жол менен жүргөн градиенттүү шамалдарга алып келет. Бул шамалдар жогорку (антициклондор) жана төмөнкү (циклондор) басым системаларынын айланасындагы спиральдуу кыймылды түшүндүрөт.
5. Атмосферадагы термодинамика
Термодинамика температуранын, басымдын жана нымдуулуктун өз ара аракеттенүүсүн аныктоо менен атмосфералык динамикада маанилүү ролду ойнойт:
– Адиабаттык процесстер: Бул процесстер айлана-чөйрө менен жылуулук алмашуусуз температуранын өзгөрүшүн камтыйт. Аба көтөрүлгөндө кеңейип, адиабаттык түрдө муздайт; ылдый түшкөндө кысылып, жылыйт.
– Жашыруун жылуулук: Бул суунун фазалык алмашуусу учурунда бөлүнүп чыккан же сиңирилген жылуулук (мисалы, буулануу, конденсация). Конденсация учурундагы жашыруун жылуулуктун бөлүнүп чыгышы циклондор жана күн күркүрөгөн бороондор сыяктуу күчтүү аба ырайы системаларын күйгүзөт.
– Температура профилдери: Температуранын бийиктикке жараша өзгөрүшүнүн ылдамдыгы же тайгалануу ылдамдыгы маанилүү түшүнүк болуп саналат. Айлана-чөйрөнүн тайгалануу ылдамдыгы - бул атмосферада байкалган чыныгы ылдамдык, ал эми адиабаттык тайгалануу ылдамдыктары (кургак жана нымдуу) тиешелүүлүгүнө жараша каныкпаган жана каныккан аба бөлүктөрүнүн теориялык ылдамдыктары болуп саналат.
6. Атмосфералык циркуляция
Жердин бетинин ар кандай ысышынын жана аба массаларынын кыймылынын натыйжасында глобалдык атмосфералык циркуляция схемасы пайда болот. Экватор уюлдарга салыштырмалуу көбүрөөк түз күн нурун алат жана ошондуктан көбүрөөк жылуулук алат. Бул айырмачылык ири масштабдуу конвекциялык агымдарды пайда кылып, ар бир жарым шарда үч негизги клетканы түзөт:
1. Хадли клеткасы: Экватор менен 30° кеңдиктин ортосунда, мында жылуу аба экватордо көтөрүлүп, субтропиктик кеңдиктерде ылдый түшөт.
2. Ferrel Cell: 30° жана 60° кеңдиктердин ортосунда, ал жер үстүндөгү шамал уюлга, ал эми жогорку деңгээлдеги шамал экваторго карай жылып, татаалыраак кыймыл схемасына ээ.
3. Уюлдук клетка: 60° кеңдик менен уюлдардын ортосунда жайгашкан, ал жерде муздак аба ылдый түшүп, жер бетинде экваторго карай жылат.
Бул клеткалар пассат, батыш жана уюлдук чыгыш сыяктуу басымдуу шамал үлгүлөрүн түзүү үчүн өз ара аракеттенишет.
7. Jet Streams
Реактивдүү агымдар – бул атмосфералык клеткалардын ортосундагы чек араларда, адатта тропосферанын жогорку катмарларында жайгашкан кууш, тез агуучу аба агымдары. Негизги реактивдүү агымдарга полярдык реактивдүү агым жана субтропикалык реактивдүү агым кирет. Бул агымдар ар кандай аба массаларынын ортосундагы температура градиенттери менен шартталат жана аба ырайы системаларында жана авиациялык каттамдарда маанилүү ролду ойнойт.
8. Аба ырайы системалары
Бул принциптердин динамикалык өз ара аракеттенүүсү ар кандай аба ырайы системаларына алып келет:
– Циклондор: Жер үстүндөгү шамалдардын жана көтөрүлүп жаткан абанын жакындашуусу менен мүнөздөлгөн төмөнкү басымдагы системалар, бул булуттардын пайда болушуна жана жаан-чачынга алып келет.
– Антициклондор: жер үстүндөгү шамалдардын жана абанын ылдый түшүүсү менен мүнөздөлгөн жогорку басымдуу системалар, бул ачык асманга жана тынч аба ырайына алып келет.
– Фронттор: Ар кандай температурадагы жана нымдуулуктагы аба массаларынын ортосундагы чек аралар. Алар аба ырайынын олуттуу өзгөрүүлөрүнө, мисалы, температуранын кескин төмөндөшүнө жана күн күркүрөгөнгө алып келген муздак фронтторго салым кошот.
жыйынтыктоо
Атмосфералык динамика – атмосферанын кантип жана эмне үчүн мындай абалда болорун түшүнүүгө багытталган бай жана татаал изилдөө тармагы. Басым градиентинин күчтөрүнүн принциптерин, Кориолис эффектин, термодинамиканы жана ири масштабдуу циркуляциялык схемаларды изилдөө менен биз аба ырайынын схемаларын жана климаттык өзгөрүүлөрдү жакшыраак алдын ала айта алабыз жана түшүнө алабыз. Бул түшүнүк жөн гана академиялык эмес; ал айыл чарбасына, авиацияга, кырсыктарга даярдыкка жана адам ишмердүүлүгүнүн башка көптөгөн аспектилерине терең таасирин тийгизет. Моделдерибизди жана байкоолорубузду өркүндөтүүнү уланткан сайын, атмосфералык динамика тармагы Жердин атмосферасынын татаалдыктарын чечмелөө аракеттеринин алдыңкы сабында кала берет.
