Даниил Богданов - Тропический океан

Поскольку интенсивный прогрев экваториальной полосы происходит весь год, то в течение этого времени поддерживается разность давления между экватором и тропиками и дуют пассаты. Недавно были выявлены новые детали процесса — колебания напряженности пассатной циркуляции, развитие западных ветров в экваториальной полосе затухания пассатов.

Сила пассата обычно колеблется. Несколько дней дует слабый ветер, 2–3 балла. Затем он постепенно усиливается, и через несколько дней уже достигает 6–8 баллов (максимальную силу пассат имеет в низких широтах, недалеко от экватора, особенно зимой). Затем сила его вновь начинает уменьшаться.

Вместе с границами пассатов смещается в течение года зона экваториального затишья: в июне–августе — к северу, в декабре–феврале — к югу. Изменяется и ее ширина. То пассат северного полушария почти соприкасается с пассатом южного, и зона затишья практически исчезает, то пассаты не доходят друг до друга, и между ними остается широкая, в 300 миль, штилевая полоса.

Пассаты в зонах их господства создают мощные и устойчивые поверхностные течения на запад — пассатные, или экваториальные. Осадки у экватора обильны, в год выпадает обычно 2–4 м. Особенно дождливы весна и осень, когда солнце проходит через зенит. Это так называемые зенитальные дожди. По обе стороны от экватора количество осадков уменьшается, два дождливых сезона сближаются и близ тропиков сливаются в один дождливый летний сезон. Зима — относительно, а иногда и очень сухое время года. У тропиков выпадает обычно 500–1000 мм осадков в год.

Испарение максимально в сухом воздухе близ тропиков, в зоне зарождения пассатов. У экватора во влажном воздухе оно меньше. Соотношение количества осадков и величины испарения определяет соленость поверхностных слоев воды.

Таким образом, наблюдаются существенные климатические различия между экватором и тропиками: у экватора преобладают маловетрие, постоянно высокая температура воздуха, значительная влажность и облачность, обильные осадки. У тропиков господствуют устойчивые пассатные ветры, более сухой воздух, летние дожди, заметные колебания температуры воздуха в течение года. Морской тропический воздух — теплый и сравнительно сухой — при движении в пассатном потоке к экватору прогревается, насыщается влагой и постепенно трансформируется в экваториальный — очень теплый (27 — 30°) и влажный.

Обычно атмосферные процессы в тропиках отличаются исключительной правильностью. Это определяет относительно малую изменчивость условий в океане. Лишь тропические ураганы нарушают регулярный ход событий.

Климат экваториальной зоны, фактически без засух, формирует на суше природный ландшафт густого и влажного вечнозеленого экваториального леса (в Центральной Африке, Амазонии и Юго — Восточной Азии).

Собственно тропический климат с дождливым летом создает ландшафт саванны — тропической степи с редкими деревьями п небольшими рощами. Таковы ландшафты во многих районах Южной Азии, Южной Америки, на Кубе, но самые классические саванны — в Африке. В умеренном поясе два главных сезона года — холодная зима и более или менее теплое лето. Два основных сезона и в тропиках. Они оба теплые, но зима сухая, а лето влажное. В сухое зимнее время года трава желтеет и выгорает, опадают листья с деревьев, сухой ветер несет горячий воздух из пустынь, высыхают реки, иссякают источники. Пыльная дымка висит над землей. Стада антилоп и других животных преодолевают огромные расстояния в поисках воды и корма. В середине лета со стороны экватора приходят темные тучи, на землю обрушиваются потоки воды. Ливни сопровождаются сильнейшими грозами. Русла рек превращаются в бурные потоки. На равнинах они разливаются па десятки километров в ширину. Животные ищут убежища на холмах. Самое прекрасное время в саванне — после сезона дождей, когда нет ни жары, ни сухости, ни чрезмерной влажности.

Иной характер имеет муссонная циркуляция. Как известно, муссоны развиваются в результате годовой (сезонной) неравномерности нагрева суши и океана. Весной и летом суша нагревается быстрее. Осенью и зимой она быстрее охлаждается. Наоборот, океан из–за большей теплоемкости воды и проникновения значительных количеств тепла в глубину (до нескольких десятков метров) вследствие ветрового перемешивания нагревается значительно медленнее и редко до температуры выше 30°, но сохраняет тепло значительно дольше. В итоге создаются значительные термические различия между сушей и океаном, а следовательно, и разность атмосферного давления. Особенно велика разность атмосферного давления над Азией, с одной стороны, и над Индийским и Тихим океанами — с другой. Поэтому муссонные явления наиболее развиты на южных и восточных окраинах Азии. В Южной Азии весной и летом устанавливается очень высокая температура и необычайно низкое давление. Над Индийским океаном давление сравнительно высокое. Поэтому с июня или июля возникает устойчивый поток воздуха с океана на сушу — летний муссон с юго–запада. Его обычная сила 4–7 баллов. Летний муссон приносит влажный воздух, большую облачность, обильные дожди. Он продолжается до сентября.

Зимой в результате выхолаживания суши над Азией устанавливается высокое давление (порядка 1035 мб). Над теплыми водами океана давление ниже. Разность давлений создает устойчивый, но несильный (2‑ 4 балла) поток воздуха с континента на океан с северо–востока на юго–запад. По некоторым свойствам он сходен с пассатом. Смена ветра определенным образом влияет на направление течений в северной части Индийского океана, а также на температуру, осадки, испарение, соленость. Аналогичная циркуляция — между Юго — Восточной Азией и Тихим океаном.

Муссонная циркуляция развивается (но слабее) и в некоторых других районах, например к юго–востоку от Северной Америки.

Таким образом, основной процесс в тропиках — интенсивный прогрев поверхности океана и передача тепла в атмосферу. Океан отдает здесь атмосфере тепло, а получает от нее количество движения, порождающее волны и течения.

Тропические циклоны. В тропических широтах возникают, развиваются и движутся чрезвычайно опасные метеорологические образования — тропические циклоны. Они распространены в основном в западных, теплых частях океанов. В Атлантическом они называются вест–индскими ураганами, в западной части Тихого — тайфунами. В связи с особенностями циркуляции атмосферы и вод западные части океанов в низких широтах существенно теплее восточных. Особенно сильно, до 30°, эти воды нагреты во второй половине лета и в начале осени. От теплой поверхности воды нагревается воздух. Нагрев вызывает мощные восходящие движения воздуха, происходит сильное испарение, атмосферное давление резко падает. При конденсации влаги выделяется скрытая тепловая энергия, которая нагревает воздух и еще более усиливает восходящие потоки влажного воздуха. В образовавшуюся область пониженного атмосферного давления с разных сторон устремляется, засасывается воздух. Из–за суточного вращения Земли потоки воздуха отклоняются (в северном полушарии против часовой стрелки). Создается воздушный вихрь диаметром в сотни километров, с очень низким давлением в середине (рис. 2). Направленные к его средней части (под некоторым углом) воздушные потоки имеют очень большую скорость и часто (но не всегда) достигают силы урагана, т. е. 12 баллов, или приблизительно 30 и даже 100 м/сек (для такой скорости ветра нет градаций в шкале Бофорта). С возрастанием скорости ветра растет его разрушительная сила как на море, так и на суше. Одновременно с вращательным движением тропический циклон имеет поступательное — он перемещается над теплой водой обычно со скоростью 15–20 км/час и следует приблизительно вдоль оси теплых течений. Теплая поверхность вод поддерживает силу этого вихря, и вдоль течений он проходит большие расстояния, проникая до умеренных широт (Ньюфаундленд, Англия, Япония, Камчатка). Над холодными водами циклон постепенно теряет силу. В северном полушарии ураганы особенно сильны с июля по октябрь. Они сопровождаются сильнейшими ветрами, мощной облачностью, спускающейся до самой поверхности океана, ливневыми дождями. За 1–2 дня выпадают сотни миллионов и миллиарды тонн воды.