Барические системы. Воздух, окружающий Землю, имеет значи­тельную массу и поэтому оказывает давление на земную поверхность.

Воздух, окружающий Землю, имеет значи­тельную массу и поэтому оказывает давление на земную поверхность.

Нормальным атмосферным давлением называется давление столба ртути высотой 760 мм сечением в 1 см² при температуре 0 ^оС на уровне моря на широте 45^о. Атмосферное давление раньше измеряли в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), в соответствии со шкалой первого ртутного барометра, изобретенного еще на заре истории метеороло­гии в XVII в. Затем атмосферное давление стали измерять в миллибарах (мб); 1 мб пред­ставляет давление силой в 10³ дин на 1 см. В настоящее время в системе СИ давление измеряется в паскалях (Па) (давление силой 1 ньютон на 1м²), а в метеорологии – в гектопаскалях (гПа) (1 гПа=100 Па). 1 милли­бар численно равен 1 гектопаскалю, поэтому в практической метеорологии применяются обе величины. Давление в 760 мм рт. ст. рав­но 1013,25 гПа. Для измерения давления ис­пользуют ртутный чашечный барометр на ста­ционарах и барометр-анероид в полевых ус­ловиях.

Давление атмосферы непрерывно изменя­ется по вертикали и в горизонтальном направ­лении. По мере увеличения высоты места дав­ление понижается, так как уменьшается столб воздуха и его плотность. Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давле­ние изменилось на 1 гПа, называется бари­ческой (барометрической) ступенью. У земной поверхности при давлении 1000 гПа и температуре 0 °С она равна 8 м/гПа. С рос­том температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает, т. е. она пря­мо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, об­ратная барической ступени, — вертикаль­ный барический градиент, т. е. изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °С и давлении 1000 мб он равен 12,5 гПа.

Пространственное распределение атмо­сферного давления называют барическим по­лем. Распределение давления по вертикали изображается с помощью изобарических по­верхностей — воображаемых поверхностей в атмосфере, соединяющих точки с одинаковым атмосферным давлением. На их расположение в пространстве большое влияние оказывает температура. При одинаковом давлении у зем­ной поверхности одни и те же, изобарические поверхности в теплом воздухе (например, на экваторе) лежат выше, чем в холодном (на­пример, на полюсах) (рис. 49). Это объясня­ется тем, что в холодном и более плотном воз­духе давление с высотой уменьшается быст­рее, т. е. барическая ступень там меньше, чем в теплом воздухе. Рельеф изобарических по­верхностей в тропосфере показывается на спе­циальных картах с помощью изогипс — ли­ний равной высоты над уровнем моря, на ко­торых лежит в данном месте та или иная изобарическая поверхность. Такие карты носят название карт абсолютной барической топографии (АТ)¹. В синоптической практи­ке принято анализировать изобарические по­верхности 850, 700, 500, 300 и 200 мб, ле­жащие соответственно на высотах около 1,5, 3, 5, 7 и 9 км.

¹ Для прогнозов погоды строятся еще карты относи­тельной барической топографии (ОТ), т. е. превышения одной поверхности (500 мб) над другой (1000 мб). По ним определяют очаги холода (минимумы расстояния, где поверхности расположены ближе всего) и тепла (макси­мумы расстояния).

 

Изменение давления на уровне моря пока­зывается с помощью изобар — линий на кар­те, соединяющих точки с одинаковым призем­ным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря. Принято пока­зывать изобары, кратные 5 мб, например 995, 1000, 1005, 1010 мб и т. д. Изобары, подоб­но горизонталям на топографических картах, могут иметь разнообразную конфигурацию. То же можно сказать и об изогипсах, которые, по сути дела, являются теми же горизонталя­ми — линиями равных высот.

 

 

 

 

Рис. 49. Изобарические поверхности в областях тепла и холода в вертикальном разрезе

Рис. 50. Изобарические поверхности в антициклоне (В) и циклоне (Н) в вертикальном разрезе и их проекции — изобары на плоскости

Рис. 51. Барические системы (изобары в мб)

 

Изобары и изогипсы могут быть замкну­тыми и незамкнутыми. Система замкнутых изо­бар с пониженным давлением в центре назы­вается барическим минимумом или цикло­ном. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре называется барическим максимумом или антициклоном. На высоте в циклонах изобарические поверхности, не ка­сающиеся поверхности Земли, прогнуты вниз в виде воронок и образуют замкнутые пони­жения, а в антициклонах, наоборот, выгнуты вверх в виде замкнутых куполов (рис. 50). Кроме замкнутых барических систем, у Зем­ли и в тропосфере выделяются незамкнутые системы: ложбины, гребни и седловины. Лож­бина — связанная с циклоном и вытянутая от его центра к периферии полоса понижен­ного давления, расположенная между двумя областями повышенного давления. Гребень — связанная с антициклоном и вытянутая от его центра к периферии полоса повышенного дав­ления, расположенная между двумя областя­ми пониженного давления. Седловина — уча­сток барического поля между двумя циклона­ми и антициклонами, расположенными крест-накрест (рис. 51). На высоте эти сис­темы соответствуют своим названиям и на картах АТ так и изображаются: ложбинами, гребнями и седловинами. Горизонтальные размеры барических систем изменяются от сотен до тысяч километров, их вертикаль­ная протяженность достигает нескольких километров.