Linijinis gradientas. barinis laukas
Žvelgdami į izobarus sinoptiniame žemėlapyje pastebime, kad kai kur izobarai yra storesni, kitur – rečiau. Akivaizdu, kad pirmose vietose atmosferos slėgis horizontalia kryptimi kinta stipriau, antrose – silpniau.
Norėdami tiksliai išreikšti, kaip kinta atmosferos slėgis horizontalia kryptimi, galite naudoti vadinamąjį horizontalųjį barinį gradientą arba horizontalų slėgio gradientą. Horizontalus slėgio gradientas – tai slėgio pokytis atstumo vienetui horizontalioje plokštumoje (tiksliau – lygiame paviršiuje); šiuo atveju atstumas imamas ta kryptimi, kuria slėgis mažėja stipriausiai.
Taigi, horizontalusis barinis gradientas yra vektorius, kurio kryptis sutampa su izobaro normalės kryptimi mažėjančio slėgio kryptimi, o skaitinė reikšmė lygi slėgio išvestinei šia kryptimi (G = -dp/dl) .
Kaip ir bet kuris vektorius, horizontalus barinis gradientas gali būti grafiškai pavaizduotas rodykle; šiuo atveju rodyklė, nukreipta išilgai normalės į izobarą slėgio mažėjimo kryptimi.
Kai izobarai yra kondensuoti, slėgio pokytis atstumo vienetui išilgai normalės iki izobaro yra didesnis; ten, kur izobarai yra atskirti, jis yra mažesnis.
Jei atmosferoje yra horizontalus barinis gradientas, tai reiškia, kad izobariniai paviršiai tam tikroje atmosferos dalyje yra linkę į lygų paviršių ir todėl susikerta su juo, sudarydami izobarus.
Praktiškai vidutinis barinis gradientas matuojamas tam tikros barinio lauko dalies sinoptiniuose žemėlapiuose. Būtent jie matuoja atstumą tarp dviejų gretimų izobarų tam tikroje srityje išilgai tiesia linija. Tada slėgio skirtumas tarp izobarų (dažniausiai 5 mb) dalijamas iš šio atstumo, išreikšto dideliais vienetais – 100 km. Esant tikroms atmosferos sąlygoms netoli žemės paviršiaus, horizontalūs bariniai gradientai yra maždaug keli milibarai (dažniausiai 1–3) 100 km.
Slėgio pokytis priklausomai nuo aukščio
Atmosferos slėgis mažėja didėjant aukščiui. Taip yra dėl dviejų priežasčių. Pirma, kuo aukščiau esame, tuo mažesnis oro stulpelio aukštis virš mūsų, todėl mus slegia mažesnis svoris. Antra, didėjant ūgiui, oro tankis mažėja, jis retėja, tai yra, jame yra mažiau dujų molekulių, todėl jis turi mažesnę masę ir svorį.
Tarptautinė standartinė atmosfera (sutrump. ISA, angl. ISA) – sąlyginis vertikalus temperatūros, slėgio ir oro tankio pasiskirstymas Žemės atmosferoje. ISA parametrų apskaičiavimo pagrindas yra barometrinė formulė, kurios parametrai yra apibrėžti standarte.
ISA atveju priimtinos šios sąlygos: oro slėgis vidutiniame jūros lygyje esant 15 °C temperatūrai yra 1013 mb (101,3 kN/m² arba 760 mmHg), temperatūra mažėja vertikaliai, kai aukštis padidėja 6,5 °C 1 km iki 11 km lygio (sąlyginis tropopauzės pradžios aukštis), kur temperatūra tampa lygi –56,5 °C ir beveik nustoja keistis.
Vladas Merževičius
Gradientas yra sklandus perėjimas iš vienos spalvos į kitą, gali būti kelios pačios spalvos ir perėjimai tarp jų. Gradientų pagalba sukuriami keisčiausi interneto dizaino efektai, pavyzdžiui, pseudo-trimatis, blizgesys, fonas ir kt. Taip pat su gradientu elementai atrodo gražiau nei paprasti.
Nėra atskiros ypatybės gradientui pridėti, nes jis laikomas fono vaizdu, todėl jis pridedamas naudojant fono vaizdo ypatybę arba bendrąją fono ypatybę, kaip parodyta 1 pavyzdyje.
1 pavyzdys Gradientas
Čia nešvanki idioma tradiciškai pradeda prozinį vaizdą, tačiau kalbos žaidimas neveda į aktyvų-dialoginį supratimą.
Šio pavyzdžio rezultatas parodytas fig. vienas.
Ryžiai. 1. Linijinis pastraipos gradientas
Paprasčiausiu atveju su dviem spalvomis, parodytomis 1 pavyzdyje, pirmiausia parašykite padėtį, nuo kurios prasidės gradientas, tada pradžios ir pabaigos spalvas.
Norėdami įrašyti poziciją, pirmiausia rašykite į , o tada pridėkite raktinius žodžius viršuje , apačioje ir kairėje , dešinėje , taip pat jų derinius. Žodžių tvarka nėra svarbi, galite rašyti į kairę viršuje arba viršuje kairėje . Lentelėje. 1 rodo skirtingas gauto gradiento pozicijas ir tipą spalvoms #000 ir #fff, kitu atveju nuo juodos iki baltos.
| Padėtis | apibūdinimas | Žiūrėti | |
|---|---|---|---|
| į viršų | 0 laipsnių | Į viršų. | |
| paliko | 270 laipsnių | Iš dešinės į kairę. | |
| apačioje | 180 laipsnių | Iš viršaus į apačią. | |
| į dešinę | 90 laipsnių | Iš kairės į dešinę. | |
| viršuje kairėje | Iš apatinio dešiniojo kampo į viršutinį kairįjį. | ||
| viršuje dešinėje | Iš apatinio kairiojo kampo į viršutinį dešinįjį. | ||
| apačioje kairėje | Nuo viršutinio dešiniojo kampo į apatinį kairįjį. | ||
| apačioje dešinėje | Iš viršaus į kairę į apačią į dešinę. |
Vietoj raktinio žodžio galima nustatyti gradiento linijos nuolydį, kuris rodo gradiento kryptį. Pirmiausia įrašoma teigiama arba neigiama kampo reikšmė, tada sudedama deg.
Nulis laipsnių (arba 360º) atitinka gradientą iš apačios į viršų, tada atgalinis skaičiavimas vyksta pagal laikrodžio rodyklę. Gradiento linijos nuolydžio kampas parodytas žemiau.
Viršutinei kairiajai vertei ir panašioms vertėms gradiento linijos kampas apskaičiuojamas pagal elemento matmenis, kad būtų sujungti du įstrižai priešingi kampiniai taškai.
Norint sukurti sudėtingus gradientus, dviejų spalvų nebeužteks, sintaksė leidžia pridėti neribotą jų skaičių, išvardijant spalvas atskiriant kableliais. Tokiu atveju galite naudoti skaidrią spalvą (permatomą raktinį žodį), taip pat permatomą spalvą naudodami RGBA formatą, kaip parodyta 2 pavyzdyje.
2 pavyzdys: Permatomos spalvos
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Šio pavyzdžio rezultatas parodytas fig. 2.
Ryžiai. 2. Gradientas su permatomomis spalvomis
Norint tiksliai nustatyti spalvas gradiente, po spalvos reikšmės nurodoma jos padėtis procentais, pikseliais arba kitais vienetais. Pavyzdžiui, įrašas raudona 0%, oranžinė 50%, geltona 100% reiškia, kad gradientas prasideda nuo raudonos spalvos, tada 50% pereina į oranžinę, o tada iki geltonos spalvos. Paprastumo dėlei ekstremalių vienetų, pvz., 0% ir 100%, galima praleisti, jie laikomi pagal numatytuosius nustatymus. 3 pavyzdyje parodytas gradiento mygtuko sukūrimas, kuriame antrosios spalvos padėtis iš trijų yra nustatyta į 36%.
3 pavyzdys: Gradiento mygtukas
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Šio pavyzdžio rezultatas parodytas fig. 3.
Ryžiai. 3. Gradiento mygtukas
Nustatę spalvos padėtį, galite gauti ryškių perėjimų tarp spalvų, o tai galiausiai suteikia vienspalvių juostelių rinkinį. Taigi, dviem spalvoms turi būti nurodytos keturios spalvos, pirmosios dvi spalvos yra vienodos ir prasideda nuo 0% iki 50%, likusios spalvos taip pat yra tokios pačios ir tęsiasi nuo 50% iki 100%. 4 pavyzdys prideda juosteles kaip tinklalapio foną. Dėl to, kad kraštutinės reikšmės pakeičiamos automatiškai, jas galima praleisti, todėl pakanka parašyti tik dvi spalvas.
4 pavyzdys. Paprastos juostelės
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
Tipiškas Europos buržuaziškumas ir vientisumas grakščiai iliustruoja oficialiąją kalbą.
Šio pavyzdžio rezultatas parodytas fig. 4. Atkreipkite dėmesį, kad viena iš gradiento spalvų nustatyta kaip skaidri, todėl ji keičiasi netiesiogiai per tinklalapio fono spalvą.
Ryžiai. 4. Horizontalių juostų fonas
Gradientai yra gana populiarūs tarp interneto dizainerių, tačiau jų pridėjimą apsunkina skirtingos kiekvienos naršyklės ypatybės ir daug spalvų. Kad jums būtų lengviau kurti gradientus ir įterpti juos į savo kodą, rekomenduoju www.colorzilla.com/gradient-editor, kuris leidžia lengvai nustatyti gradientus ir iš karto gauti reikiamą kodą. Yra paruošti šablonai (Presets), rezultato peržiūra (Preview), spalvų nustatymai (Adjustments), galutinis kodas (CSS), kuris palaiko IE per filtrus. Tiems, kurie dirbo „Photoshop“ ar kitu grafiniu redaktoriumi, gradientų kūrimas atrodys nereikšmingas dalykas, o visa kita nebus sunku greitai išsiaiškinti. Apskritai labai rekomenduoju.
Apsvarstykite atmosferoje stačiakampį gretasienį su briaunomis dx, dy, dz(5.12 pav.) . Mus domina slėgio kitimas horizontalia kryptimi, t.y. išilgai ašies X.
Tegul slėgis izobaras R nukreiptas lygiagrečiai ašiai y, palei kraštą. Lygiagrečiai jai išilgai šonkaulio SW praleidžia izobarą su slėgiu ( p+dp). Prisiminkite, kad atmosferos slėgiui būdinga jėga, veikianti paviršiaus ploto vienetą, normalią pastarajam. Toliau mes nepaisome laikinų slėgio pokyčių, t.y. svarstome jo kitimą tik erdvėje.
Pav / 5.12. Prie horizontalaus slėgio gradiento jėgos skaičiavimo
Taigi, kairėje AA "D" D pusėje atmosferos slėgis yra lygus R. Slėgis priešingoje BB"C"C pusėje yra . Kadangi jėga, veikianti visą veidą, yra lygi atmosferos slėgio ir jo ploto sandaugai, rašome jėgos išraišką:
paliko pdydz,
· Dešinėje .
Dėl to tūris dxdydz veikia jėga dFx), lygus
Pagal antrąjį Niutono dėsnį, jėga dFx ir svarstomo tūrio masė
dm = pdxdydz (5.2)
vienas su kitu susiję (jėgos ir masės santykis lygus pagreičiui a):
iš kur, atsižvelgiant į (5.1) ir (5.2)
Gavome pagreičio išraišką a, kuri sukuria barinio gradiento jėgą. Jo vertė pagal (5.3) yra lygi barinio gradiento jėgai elementaraus oro tūrio masės vienetui. Minuso ženklas (5.1) ir (5.4) formulėse rodo, kad barinio gradiento jėga ir pagreitis nukreipti slėgio mažėjimo kryptimi. Be to, barinio gradiento jėga ir pagreitis veikia sparčiausio slėgio mažėjimo kryptimi. Ši kryptis yra normalios izobaros kryptis svarstomame jėgos taikymo taške.
(5.4) išraiška lygi barinio gradiento skaitinei reikšmei. Horizontalų barinį gradientą galima grafiškai pavaizduoti rodykle, nukreipta į normalią izobarą slėgio mažėjimo kryptimi. Rodyklės ilgis turi būti proporcingas gradiento skaitinei reikšmei (5.13 pav.). Kitaip tariant, horizontalaus barinio gradiento dydis yra atvirkščiai proporcingas atstumui tarp izobarų.
Akivaizdu, kad ten, kur izobarai kondensuoti, barinis gradientas, t.y. slėgio pokytis atstumo vienetui išilgai normalės iki izobaro yra didesnis. Ten, kur izobarai pasislenka vienas nuo kito, barinis gradientas yra mažesnis.
Ryžiai. 5.13. Rodyklės rodo horizontalųjį barinį gradientą trijuose barinio lauko taškuose.
Izobariniai paviršiai visada pasvirę gradiento kryptimi, t.y. ta kryptimi, kur slėgis mažėja (5.13 pav.).
Vertikalusis barinis gradientas (žr. 1 sk.) yra keliasdešimt tūkstančių kartų didesnis už horizontalųjį. Toliau bus aptariamas tik horizontalus barinis gradientas. Norint nustatyti barinio lauko ruožo vidutinį barinį gradientą, slėgis matuojamas išilgai normalės izobarams dviejuose taškuose, esančiuose atstumu, atitinkančiu vieną dienovidinio laipsnį (111 km). Slėgio gradientas yra lygus slėgio skirtumui ir yra mb/111 km (arba hPa/111 km). Atmosferoje, esančioje netoli Žemės paviršiaus, horizontalių barinių gradientų dydis yra keli milibarai (dažniausiai 1–3) dienovidinio laipsniui (111 km).
Ryžiai. 5.14. Izobarinių paviršių vertikali pjūvis. Rodyklė – horizontalaus barinio gradiento kryptis; dviguba linija – lygus paviršius
Pvz., Tegul atstumas tarp gretimų izobarų sinoptiniame žemėlapyje masteliu 1: 10 000 000 yra 2 cm. Izolionių žingsnis yra 5 mb. Pagal nurodytą mastelį 2 cm žemėlapyje atitinka 200 km natūra. Todėl slėgio skirtumas 100 km bus 5/2= 2,5 mb/100 km. 111 km atstumu šis skirtumas = 2,75 mb/111 km.
Jei atmosferoje veiktų tik horizontalaus barinio gradiento jėga, oras judėtų tolygiai pagreitintas, o pagreitį galima apskaičiuoti pagal (5.4) formulę. Pagreitis esant realiam slėgio gradientams yra mažas, maždaug 0–0,3 cm/s 2 . Nepaisant to, ilgėjant barinio gradiento jėgos veikimo trukmei, vėjo greitis didėtų neribotai. Iš tikrųjų vėjo greitis retai viršija 10 m/s ir daugiau. Vadinasi, yra ir kitų jėgų, kurios subalansuoja barinio gradiento jėgą (daugiau apie tai kitame skyriuje).
Barinio gradiento pokytis atsižvelgiant į aukštį susijęs su netolygiu temperatūros pasiskirstymu. Po S.P. Khromovas, įsivaizduokite, kad barinis gradientas žemės paviršiuje yra lygus nuliui, t.y. slėgis visuose taškuose yra vienodas (5.15 pav.). Šiuo atveju temperatūra vienoje nagrinėjamos srities dalyje yra aukštesnė, kitoje žemesnė. G horizontalusis temperatūros (terminis) gradientas pagal apibrėžimą T visada yra nukreiptas išilgai normalės į izotermą (lygių temperatūrų liniją) ta kryptimi, kur temperatūra didėja.
Prisiminkite, kad slėgis mažėja didėjant aukščiui, kuo greičiau žemesnė oro temperatūra. Iš to išplaukia, kad izobariniai paviršiai su netolygiu temperatūros pasiskirstymu negali būti horizontalūs. Net jei paviršiaus izobarinis paviršius yra horizontalus, tada kiekvienas viršutinis izobarinis paviršius šaltame ore bus pakeltas virš apatinio paviršiaus mažiau, šiltame daugiau. Tai reiškia, kad viršutiniai paviršiai nuo šilto oro bus linkę į šaltą (5.15 pav.). Taigi, nors horizontalus barinis gradientas šalia žemės paviršiaus yra lygus nuliui, toks gradientas yra viršutiniuose sluoksniuose.
|
Šaltas karštis
Ryžiai. 5.15. Ryšys tarp horizontalių temperatūros ir slėgio gradientų
Be to, kad ir koks būtų horizontalus barinis gradientas žemės paviršiuje, aukštyje jis priartės prie horizontalaus temperatūros gradiento savo kryptimi. Pakankamai dideliame aukštyje horizontalusis barinis gradientas labai sutaps su vidutiniu horizontalios temperatūros gradientu oro sluoksnyje nuo apatinio lygio iki viršutinio. Iš pav. 5.15 iš to išplaukia, kad šiltuose atmosferos regionuose slėgis tam tikrame aukštyje bus padidintas, o šaltuose – sumažintas.
Atmosferos slėgio skirtumas tarp dviejų sričių tiek žemės paviršiuje, tiek virš jo sukelia horizontalų oro masių judėjimą – vėją. Kita vertus, gravitacija ir trintis žemės paviršiuje išlaiko oro mases vietoje. Todėl vėjas atsiranda tik tada, kai slėgio kritimas yra pakankamai didelis, kad įveiktų oro pasipriešinimą ir paskatintų jį judėti. Akivaizdu, kad slėgio skirtumas turi būti susijęs su atstumo vienetu. Kaip atstumo vienetą jie imdavo 10 dienovidinių, tai yra 111 km. Šiuo metu dėl skaičiavimų paprastumo sutarėme nuvažiuoti 100 km.
Horizontalusis barinis gradientas – tai slėgio kritimas 1 mb 100 km atstumu išilgai normalės iki izobaro slėgio mažėjimo kryptimi.
Vėjo greitis visada proporcingas nuolydžiui: kuo didesnis oro perteklius vienoje srityje, palyginti su kita, tuo stipresnis jo nutekėjimas. Žemėlapiuose gradiento dydis išreiškiamas atstumais tarp izobarų: kuo viena arčiau kitos, tuo gradientas didesnis ir tuo stipresnis vėjas.
Be barinio gradiento, vėją veikia Žemės sukimasis arba Koriolio jėga, išcentrinė jėga ir trintis.
Žemės sukimasis (Koriolio jėga) nukreipia vėją šiauriniame pusrutulyje į dešinę (pietiniame pusrutulyje į kairę) nuo gradiento krypties. Teoriškai apskaičiuotas vėjas, kurį veikia tik gradiento ir Koriolio jėgos, vadinamas geostrofiniu. Jis pučia liestiniu būdu į izobarus.
Kuo stipresnis vėjas, tuo didesnis jo įlinkis dėl Žemės sukimosi. Jis didėja didėjant platumai. Virš sausumos kampas tarp gradiento krypties ir vėjo siekia 45-50 0 , o virš jūros - 70-80 0 ; jo vidutinė vertė yra 60 0 .
Išcentrinė jėga veikia vėją uždarose barinėse sistemose – ciklonuose ir anticiklonuose. Jis nukreiptas išilgai trajektorijos kreivio spindulio link jos išgaubimo.
Oro trinties jėga žemės paviršiuje visada sumažina vėjo greitį. Vėjo greitis yra atvirkščiai proporcingas trinties dydžiui. Esant tokiam pačiam slėgio gradientui virš jūros, stepių ir dykumų lygumų, vėjas yra stipresnis nei kalvotoje ir miško vietovėje, o dar labiau kalnuotame. Trintis paveikia apatinį, maždaug 1000 metrų sluoksnį, vadinamą trinties sluoksniu. Viršuje vėjai yra geostrofiniai.
Vėjo kryptis nustatoma pagal horizonto pusę, iš kurios jis pučia. Jai žymėti paprastai imama 16 spindulių vėjo rožė: C, ŠV, ŠV, VV, V, WSW, SW, SSW, P, SSE, SE, ESE, B, NE, NE, NNE.
Kartais apskaičiuojamas kampas (rumbas) tarp vėjo krypties ir dienovidinio, kai šiaurė (Š) laikoma 0 0 arba 360 0, rytai (R) - 90 0, pietai (S) - 180 0, vakarai ( W) – 270 0.
8.25 Žemės barinio lauko nehomogeniškumo priežastys ir reikšmė
Geografiniam apvalkalui svarbu ne patys slėgio maksimumai ir minimumai, o tų vertikalių oro srovių, kurios juos sukuria, kryptis.
Atmosferos slėgio dydis parodo vertikalių oro judėjimų kryptį – kylančią arba besileidžiančią, ir jie arba sukuria sąlygas drėgmės kondensacijai ir krituliams, arba atmeta šiuos procesus. Yra du pagrindiniai oro drėgmės ir jos dinamikos ryšio tipai: cikloninis su kylančiomis srovėmis ir anticikloninis su besileidžiančiomis srovėmis.
Kylančiose srovėse oras adiabatiškai vėsta, pakyla jo santykinė drėgmė, kondensuojasi vandens garai, susidaro debesys, iškrenta kritulių. Vadinasi, lietingas oras ir drėgnas klimatas būdingi bariniams minimumams. Kondensacija vyksta palaipsniui ir bet kuriame aukštyje. Tokiu atveju išsiskiria latentinė garavimo šiluma, dėl kurios toliau pakyla oras, jo aušinimas ir naujų drėgmės dalių kondensacija, o tai reiškia, kad išsiskiria naujos latentinės šilumos dalys. Tuo pačiu metu vyksta keturi tarpusavyje susiję procesai: 1) oro kilimas, 2) oro aušinimas, 3) garų kondensacija ir 4) latentinės garavimo šilumos išsiskyrimas. Pagrindinė visų šių procesų priežastis yra saulės šiluma, eikvojama vandeniui išgaruoti.
Mažėjančiose oro masėse atsiranda adiabatinis kaitinimas ir oro drėgmės sumažėjimas; negali susidaryti debesys ir krituliai. Vadinasi, barikos maksimumams, arba anticiklonams, būdingas be debesų, giedras ir sausas oras bei sausas klimatas. Didelis garavimas vyksta nuo vandenynų paviršiaus aukšto slėgio zonose, kurios intensyvumui palankus be debesų dangus. Iš čia esanti drėgmė nunešama į kitas vietas, nes besileidžiantis oras neišvengiamai turi judėti į šonus. Nuo atogrąžų aukštumų jis eina pasato pavidalu iki pusiaujo.
Saulės šilumos asimiliacijos atmosferoje procesai, oro masių dinamika ir drėgmės cirkuliacija yra tarpusavyje susiję ir sąlygoti.
Atmosferos cirkuliaciją ir barinio lauko nehomogeniškumą lemia dvi nelygios priežastys. Pirmasis ir pagrindinis yra Žemės šiluminio lauko nevienalytiškumas, terminis skirtumas tarp pusiaujo ir poliarinės platumos. Tiesą sakant, prie pusiaujo yra šildytuvas, o ašigaliai - šaldytuvai. Jie sukuria pirmos eilės šilumos variklį.
Dėl šiluminių priežasčių nesisukančioje planetoje nusistovėtų gana paprasta oro cirkuliacija. Ties pusiauju šildomas oras kyla aukštyn, kylančios srovės šalia žemės paviršiaus sudaro žemo slėgio juostą, vadinamą pusiaujo bariniu minimumu. Viršutinėje troposferoje izobariniai paviršiai pakyla ir oras teka link ašigalių.
Poliarinėse platumose šaltas oras leidžiasi žemyn, šalia žemės paviršiaus susidaro aukšto slėgio zonos, o oras grįžta į pusiaują.
Šiluminis skirtumas tarp platumų sukelia oro masių perkėlimą dienovidiniais arba, kaip sakoma klimatologijoje, dienovidinį atmosferos cirkuliacijos komponentą.
Taigi atmosferos cirkuliaciją sukeliančio šiluminio variklio esmė slypi tame, kad dalis saulės spinduliuotės energijos paverčiama atmosferos judesių energija. Jis yra proporcingas temperatūrų skirtumui tarp pusiaujo ir ašigalių.
Antroji atmosferos cirkuliacijos priežastis yra dinamiška; jis slypi planetos sukimosi procese. Tiesioginė oro cirkuliacija tarp pusiaujo ir poliarinės platumos yra neįmanoma, nes sukasi visa sfera, kurioje oras juda. Horizontalūs oro srautai tiek viršutinėje troposferoje, tiek šalia žemės paviršiaus, veikiami Žemės sukimosi, šiauriniame pusrutulyje tikrai nukryps į dešinę, o pietų pusrutulyje – į kairę. Taip atsiranda zoninis atmosferos cirkuliacijos komponentas, nukreiptas iš Vakarų į Rytus ir formuojantis oro masių transportą vakarų-rytų (vakarų) kryptimi. Besisukančioje planetoje vakarų-rytų transportas veikia kaip pagrindinis atmosferos cirkuliacijos tipas.
Sezoniniai Žemės šiluminio lauko perturbacijos dėl vandenynų ir žemynų įkaitimo skirtumų sukelia atmosferos slėgio svyravimus virš jų. Žiemą virš Eurazijos ir Šiaurės Amerikos šalčiau nei virš vandenynų tose pačiose platumose. Izobariniai paviršiai virš vandenynų pusiaujų yra aukštesni nei virš sausumos. Viršuje esantis oras teka iš vandenynų į žemynus. Bendra oro stulpelio masė žemynuose didėja. Čia susidaro platūs žiemos bariniai maksimumai - Sibiro maksimumas, kurio slėgis siekia iki 1040 mb, ir kiek mažesnis Šiaurės Amerikos maksimumas, kurio slėgis siekia iki 1022 mb. Virš vandenynų oro stulpelio masė mažėja, susidaro įdubos. Taip sukuriamas antros eilės šilumos variklis.
Vasarą šiluminiai kontrastai tarp sausumos ir jūros mažėja, minimumai ir maksimumai tarsi ištirpsta, slėgis susilygina arba pasikeičia į priešingą nei žiemai. Pavyzdžiui, Sibire jis nukrenta iki 1006 mb.
Sezoniniai atmosferos slėgio svyravimai sausumoje ir jūroje sukuria vadinamąjį musoninį faktorių.
Pietiniuose žemynuose sausio mėnesį (jiems vasarą) susidaro bariniai minimumai, išryškinti uždaromis izobaromis.
Kaitinamasis pusmetinis šiaurinio ir pietų pusrutulių šildymas sukelia viso Žemės barinio lauko poslinkį į vasaros pusrutulį – šiaurinių metų sausio mėnesį, o pietų – liepos mėnesį.
Pusiaujo minimumas sausio mėnesį yra į pietus nuo pusiaujo, liepą pasislenka į šiaurę ir pasiekia šiaurinį tropiką Pietų Azijoje. Iranas-Tara (Pietų Azijos) minimumas sukurtas virš Irano ir Taro dykumos. Slėgis jame nukrenta iki 994 mb.
Horizontalus barinis gradientas
1. Žvelgdami į izobarus sinoptiniame žemėlapyje pastebime, kad kai kur izobarai yra storesni, kitur – rečiau. Akivaizdu, kad pirmose vietose atmosferos slėgis horizontalia kryptimi kinta stipriau, antrose – silpniau. Jie taip pat sako:<быстрее>ir<медленнее>, tačiau nagrinėjamų erdvės pokyčių nereikėtų painioti su laiko pokyčiais.
Norėdami tiksliai išreikšti, kaip kinta atmosferos slėgis horizontalia kryptimi, galite naudoti vadinamąjį horizontalųjį barinį gradientą arba horizontalų slėgio gradientą. 4 skyriuje buvo aptartas horizontalus temperatūros gradientas. Panašiai slėgio pokytis atstumo vienetui horizontalioje plokštumoje (tiksliau lygiame paviršiuje) vadinamas horizontaliu slėgio gradientu. Šiuo atveju atstumas imamas ta kryptimi, kuria slėgis mažėja labiausiai, ir tokia kryptis kiekviename taške yra kryptis išilgai normalės į izobarą duotame taške.
Taigi, horizontalusis barinis gradientas yra vektorius, kurio kryptis sutampa su normalės kryptimi į izobarą slėgio mažėjimo kryptimi, o skaitinė reikšmė yra lygi slėgio išvestinei šia kryptimi. Šį vektorių žymime simboliu -s/p, o jo skaitinę reikšmę (modulį) -dr/dp, kur p yra izobaro normalioji.
Kaip ir bet kuris vektorius, horizontalus barinis gradientas gali būti grafiškai pavaizduotas rodykle, šiuo atveju rodykle, nukreipta išilgai normalės į izobarą slėgio mažėjimo kryptimi. Rodyklės ilgis turi būti proporcingas gradiento skaitinei reikšmei (58 pav.).
Ryžiai. 58. Izobarai ir horizontalus barinis gradientas (rodyklės) trijuose barinio lauko taškuose.
Ryžiai. 59. Izobariniai paviršiai vertikalioje pjūvėje ir horizontalaus barinio gradiento kryptis. Dviguba linija yra lygus paviršius.
Skirtinguose barinio lauko taškuose barinio gradiento kryptis ir modulis, žinoma, skirsis. Kai izobarai yra kondensuoti, slėgio pokytis atstumo vienetui išilgai normalės iki izobaro yra didesnis; ten, kur izobarai yra atskirti, jis yra mažesnis. Kitaip tariant, horizontalaus barinio gradiento modulis yra atvirkščiai proporcingas atstumui tarp izobarų.
Jei atmosferoje yra horizontalus barinis gradientas, tai reiškia, kad izobariniai paviršiai tam tikroje atmosferos atkarpoje yra linkę į lygų paviršių ir todėl susikerta su juo, sudarydami izobarus. Izobariniai paviršiai visada pasvirę gradiento kryptimi, t.y., kur slėgis mažėja (59 pav.).
2. Horizontalusis barinis gradientas yra horizontalusis viso barinio gradiento komponentas. Pastarasis pavaizduotas erdviniu vektoriumi, kuris kiekviename izobarinio paviršiaus taške yra nukreiptas išilgai šio paviršiaus normalios link paviršiaus, kurio slėgio vertė yra mažesnė. Šio vektoriaus modulis yra - dr/dp, bet čia n yra izobarinio paviršiaus normalė. Visas barinis gradientas gali būti suskaidytas į vertikalius ir horizontalius komponentus arba į vertikalius ir horizontalius gradientus. Galite suskaidyti jį į tris komponentus išilgai stačiakampių koordinačių X, Y, Z ašių.
Slėgis keičiasi aukštyje daug labiau nei horizontalia kryptimi. Todėl vertikalusis barinis gradientas yra dešimtis tūkstančių kartų didesnis už horizontalųjį. Jis yra subalansuotas arba beveik subalansuotas priešingos gravitacijos jėgos, kaip matyti iš pagrindinės atmosferos statikos lygties. Vertikalus barinis gradientas neturi įtakos horizontaliam oro judėjimui. Vėliau šiame skyriuje kalbėsime tik apie horizontalųjį barinį gradientą, tiesiog pavadindami jį bariniu gradientu.
3. Praktikoje vidutinis barinis gradientas matuojamas sinoptiniuose žemėlapiuose vienai ar kitai barinio lauko atkarpai. Būtent, atstumas Ap matuojamas tarp dviejų gretimų izobarų tam tikroje atkarpoje išilgai tiesios linijos, kuri yra gana artima abiejų izobarų normalioms. Tada slėgio skirtumas tarp Ap izobarų (dažniausiai 5 hPa) dalijamas iš šio atstumo, išreikšto dideliais vienetais – šimtais kilometrų arba dienovidinio laipsnių (111 km). Vidutinis barinis gradientas bus pavaizduotas baigtinių skirtumų Ap/An hPa/laipsnio dienovidinio santykiu. Vietoj dienovidinio laipsnio dabar dažniau nuvažiuojama 100 km. Barinį gradientą laisvoje atmosferoje galima nustatyti pagal atstumą tarp izohipsių barinių topografijos žemėlapiuose. Esant tikroms atmosferos sąlygoms netoli žemės paviršiaus, horizontalūs bariniai gradientai yra kelių hektopaskalių (paprastai 1–3) vienam dienovidinio laipsniui.