Хедли жасушасы - Hadley cell

Тік жылдамдық 500 гПа, шілде айындағы секундына паскаль бірлігі. Өрлеу (теріс мәндер) күн экваторына жақын шоғырланған; төмендеуі (оң мәндер) көп таралған.

The Хедли жасушасы, атындағы Джордж Хедли, жаһандық масштабтағы тропиктік болып табылады атмосфералық айналым бұл ауа экваторға жақын көтеріліп, жер бетінен 10-15 шақырым биіктікте полюске қарай ағып, субтропикке түсіп, содан кейін экваторға бетіне қарай оралады. Бұл таралым сауда желдері, тропикалық жаңбырлы белдеулер және дауылдар, субтропикалық шөлдер және ағындық ағындар. Хедли клеткалары - бұл ауытқу деңгейі нөлден 30 градусқа дейінгі ендікке дейінгі төмен биіктіктегі ауытқу айналымы.

Механизм

Қозғаушы күші атмосфералық айналым бұл экваторға жақын, ал полюстерге қарағанда ең үлкен күн сәулесінің Жер бойынша біркелкі таралуы. Атмосфералық циркуляция энергия полюстерін тасымалдайды, осылайша экватордан полюске дейінгі температура градиентін азайтады. Мұны жүзеге асыратын механизмдер тропикалық және экстратропикалық ендіктерде ерекшеленеді.

Экватордың екі жағында да Хедли жасушалары бар. Әрбір жасуша жер шарын ендік бойынша қоршап, энергияны экватордан шамамен 30-шы ендікке дейін тасымалдау үшін әрекет етеді. Таралым мынадай құбылыстарды көрсетеді:[1]

  • Жылы, ылғалды ауа экватор маңында шоғырланып, жауын-шашынның көп мөлшерін тудырады. Бұл жасырын жылуды шығарады, күшті көтерілу қозғалыстарын қозғайды.
  • Бұл ауа тропопауза, теңіз деңгейі шамамен 10-15 шақырым биіктікте, мұнда ауа енді көтерілмейді.
  • Жоғары көтерілуді жалғастыра алмайтын бұл субстратосфералық ауа төменде ауаның үздіксіз көтерілуімен полюсті бағытта мәжбүр болады.
  • Ауа полюсте қозғалғанда, ол салқындатады және арқасында шығысқа қарай мықты компонент алады Кориолис әсері және сақтау бұрыштық импульс. Пайда болған желдер субтропикті құрайды ағындық ағындар.
  • Бұл ендікте қазір салқын, құрғақ, биіктіктегі ауа бата бастайды. Суға батқан кезде ол салыстырмалы ылғалдылықты төмендетіп, адиабатикалық түрде жылынады.
  • Беткіге жақын жерде үйкелетін қайтару ағыны циклды аяқтайды, жол бойында ылғалды сіңіреді. Кориолис эффектісі бұл ағынды батысқа бағытталған құраушыға береді сауда желдері.

Хедлидің таралымы маусымдық түрлендіруге мүмкіндік береді. Солстициальды маусымдарда (DJF және JJA) Хедли жасушасының жоғары тармағы тікелей экватор үстінде емес, жазғы жарты шарда болады. Жыл сайынғы орта есеппен, жоғары қарай таралған тармақ солтүстік жарты шарға аздап ығысып, оңтүстік жарты шарда күшті Хедли жасушасына жол ашады. Бұл солтүстіктен оңтүстік жарты шарға дейінгі таза энергия тасымалдаудың дәлелі.[1]

Hadley жүйесі термиялық тікелей айналымның мысалын ұсынады. Жылу машинасы ретінде қарастырылатын Хадли жүйесінің термодинамикалық тиімділігі 1979–2010 жылдар аралығында салыстырмалы түрде тұрақты болды, орташа алғанда 2,6%. Сол аралықта Хадли режимі өндіретін қуат орташа есеппен жылына 0,54 ТВ-қа артты; бұл тропикалық теңіз беті температурасының жоғарылауына сәйкес жүйеге энергия кірісінің артуын көрсетеді.[2]

Жалпы алғанда, Хедли циркуляциясы сияқты орташа меридиональды циркуляция жасушалары экватордан полюске дейінгі температура градиентін энергияның әртүрлі түрлерінің тасымалдаулары арасындағы күштің жойылуына байланысты төмендетуде тиімді емес. Хадли ұяшығында сезімтал да, жасырын жылу да экваторға қарай бетке жақын жерде, ал потенциалдық энергия жоғарыда қарама-қарсы бағытта, полюсте тасымалданады. Нәтижесінде таза полюсті тасымалдау осы әлеуетті энергия тасымалдаудың шамамен 10% құрайды. Бұл ішінара бұрыштық импульсті сақтау арқылы атмосфералық қозғалысқа қойылған қатты шектеулердің нәтижесі.[1]

Ашылу тарихы

Жердің атмосфералық циркуляциясын олар қалай көрінсе де идеалдандырылған түрде бейнелейтін Hadley жасушалары күн мен түннің теңелуі.

18 ғасырдың басында, Джордж Хедли, ағылшын заңгері және әуесқой метеоролог, астроном деген теорияға наразы болды Эдмонд Хэлли сауда желдерін түсіндіруге ұсыныс жасаған болатын. Галлейдің теориясында сөзсіз дұрыс болған нәрсе, күннің қызуы экваторлық ауаның жоғары қозғалысын тудырады және ауа массасы көтерілген ауа массасын ауыстыру үшін көрші ендіктерден ағып келуі керек. Гелли пассаттың батысқа бағытталған компоненті үшін аспан бойынша қозғалғанда Күн ауа массасын күн ішінде басқаша қыздырады деген ұсыныс жасады. Хадли Галлей теориясының бұл бөлігіне қанағаттанбаған және бұл өте орынды. Хадли бірінші болып Жердің айналуының Жерге қатысты қозғалыс кезінде ауа массасы алатын бағытта рөл атқаратынын мойындады. 1735 жылы жарияланған Хедлидің теориясы белгісіз болып қалды, бірақ ол бірнеше рет тәуелсіз түрде қайта ашылды. Қайта ашушылардың арасында болды Джон Далтон, ол кейінірек Хедлидің басымдығы туралы білді. Уақыт өте келе Хедли ұсынған механизм қабылданып, уақыт өте келе оның есімі оған қосыла бастады. 19 ғасырдың аяғында Хадли теориясының бірнеше жағынан жетіспейтіндігі көрсетілді. Динамиканы алғашқылардың бірі болып дұрыс есептеді Уильям Феррел. Дұрыс теорияның қабылдануы үшін көптеген онжылдықтар қажет болды, тіпті бүгінгі күнге дейін Хедли теориясы кейде кездеседі, әсіресе танымал кітаптар мен веб-сайттарда.[3] Хадлидің теориясы оның атауын тропикалық атмосферадағы айналым үлгісіне әмбебап етіп айналдыру үшін жеткілікті ұзақ қабылданған теория болды. 1980 жылы Ысқақ Хельд және Артур Хоу дамытты Холд-Хоу моделі Хадлидің айналымына сипаттама беру.

Ұзақ мерзімді орташа айлық жауын-шашын
Аполлон 17-ден Жердің әйгілі бейнесіндегі бұлт түзілімдері атмосфералық циркуляцияны тікелей көрінетін етеді

Жауын-шашынның ендік бойынша негізгі әсері

Экваторға қарай қозғалатын ауа массалары шоғырланып, көтерілетін аймақ - деп аталады интертропикалық конвергенция аймағы немесе ITCZ. Бұл аймақта жауын-шашын мөлшері жоғары болатын найзағайлар тобы пайда болады.

Су буларының көп бөлігін Хедли клеткасы циркуляциясының жоғары тармағында конденсация мен жауын-шашынға жоғалтып, төмен түсіп келе жатқан ауа құрғақ (дымқыл емес). Ауа төмендеген сайын ауа жылынған кезде салыстырмалы ылғалдылық төмен болады адиабатикалық түрде жоғары қысымды аймақ шығаратын ауаның үстінен қысу арқылы. Экваторлық белдеуде жиі кездесетін конвекциядан немесе найзағайдан субтропиктер салыстырмалы түрде еркін. Әлемнің көптеген шөлдері осы субтропикалық ендіктерде орналасқан. Сауда желдерінің әсерінен мұхит ағындары болғандықтан, шөлдер әр түрлі континенттердің шығыс жағына жайылмайды.

Хедли жасушаларының кеңеюі

Жердің құрғақ аймақтарының көп бөлігі 30 градус ендік бойынша Хадли айналымының төмендейтін бөлігінде орналасқан.[4] Хадли жасушаларының кеңеюі климаттың өзгеруіне байланысты екендігі туралы бірнеше дәлел бар.[5] Модельдер Хедли клеткасының орташа температураның жоғарылауымен кеңеюін болжайды (мүмкін 21-ғасырда ендік бойынша 2 градусқа) [6]). Бұл клеткалардың шетіндегі ендіктерде жауын-шашынның үлкен өзгеруіне әкелуі мүмкін.[4] Ғалымдар жаһандық жылыну терең тропиктегі экожүйеге өзгерістер әкелуі мүмкін және шөлдер құрғап, кеңейеді деп қорқады.[6] 30 градус ендік айналасындағы аудандар құрғақ бола бастаған кезде, бұл аймақты мекендейтіндер жауын-шашынның мөлшері дәстүрлі түрде күтілгеннен аз болады, бұл азық-түлік пен өмір сүруге қиындық тудыруы мүмкін.[7] Орталық Африканың жаңбырлы орманында п. Климаттың палеоклиматтық өзгеруінің айқын дәлелдері бар. 850 ж.[8] Палинологиялық (қазба-тозаң) дәлелдемелер жаңбырлы орман биомасында ашық саваннаға күрт өзгергенін көрсетеді, бұл кең ауқымды кептіру нәтижесінде міндетті түрде мезгіл-мезгіл құрғақшылықпен байланысты емес, мүмкін біртіндеп жылынумен байланысты. Күн белсенділігінің төмендеуі Хедли циркуляциясының ендік деңгейін төмендетеді және муссонның орта ендік қарқындылығын төмендетеді деген гипотеза Африканың орталық батысында құрғақтықтың жоғарылауын және солтүстіктегі қоңыржай белдеуде жауын-шашынның ұлғаюын көрсететін мәліметтермен сәйкес келеді. Бұл кезде қоңыржай белдеулерде ендік бойынша ендік орта бойлықтар көбейіп, экваторға қарай жылжыды.[9]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c Л., Хартманн, Деннис (2016-01-02). Әлемдік физикалық климатология. Elsevier. 165-76 бет. ISBN  9780123285317. OCLC  944522711.
  2. ^ Джунлинг Хуанг; Michael B. McElroy (2014). «Соңғы 32 жылдағы Хадли және Феррель айналымдарының атмосфера энергетикасына қосқан үлестері». Климат журналы. 27 (7): 2656–2666. Бибкод:2014JCli ... 27.2656H. дои:10.1175 / jcli-d-13-00538.1.
  3. ^ Андерс Персон (2006). «Хедлидің принципі: сауда желдерін түсіну және түсінбеушілік» (PDF). Метеорология тарихы. 3: 17–42. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2008-06-25. Алынған 2007-11-26.
  4. ^ а б Дарган М.В. Фриерсон; Цзянь Лу; Ганг Чен (2007). «Хадли жасушасының ені қарапайым және жан-жақты жалпы айналым модельдерінде» (PDF). Геофизикалық зерттеу хаттары. 34 (18): L18804. Бибкод:2007GeoRL..3418804F. дои:10.1029 / 2007GL031115.
  5. ^ Сяо-Вэй Цюань; Генри Ф. Диас; Мартин П.Херлинг (2004). «1950 жылдан бастап тропикалық Хадли клеткасындағы өзгерістер». Генри Ф. Диаста; Рэймонд С. Брэдли (ред.) Хедли таралымы: бүгіні, өткені және болашағы. Ғаламдық өзгерістерді зерттеудің жетістіктері. 21. Springer Нидерланды. 85-120 бет. дои:10.1007/978-1-4020-2944-8. ISBN  978-1-4020-2943-1. Алдын ала басу 'Тропикалық Хадли клеткасының 1950 жылдан бастап өзгеруі ', NOAA-CIRES климаттық диагностикалық орталығы (2004) (PDF файлы 2,9 МБ)
  6. ^ а б Диан Дж. Зайдель; Цянь Фу; Уильям Дж. Рандел; Томас Дж. Рейхлер (2007). «Өзгеретін климат жағдайында тропикалық белдеудің кеңеюі». Табиғи геология. 1 (1): 21–4. Бибкод:2008NatGe ... 1 ... 21S. дои:10.1038 / ngeo.2007.38.
  7. ^ Селесте М. Йохансон; Цян Фу (2009). «Хедли жасушаларын кеңейту: бақылауларға қарсы модельдік модельдеу» (PDF). Климат журналы. 22 (10): 2713–25. Бибкод:2009JCli ... 22.2713J. CiteSeerX  10.1.1.457.1538. дои:10.1175 / 2008JCLI2620.1.
  8. ^ ван Гил Б., ван дер Плихт, Дж., Килиан, М.Р. (1998). «АҚ-ның шамамен 800 кал. Деңгейіндегі 14С-тың күрт көтерілуі: ықтимал себептері, байланысты климаттық телекөпірлер және адамның қоршаған ортаға әсері». Радиокөміртегі. 40 (1): 535–550.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  9. ^ van Geel B., Renssen, H. (1998). «Солтүстік-Батыс Еуропада 2650 АП төңірегінде климаттың күрт өзгеруі: климаттық байланыстарға дәлел және болжамды түсініктеме». Issar, A.S., Brown, N. (ред.) Климаттық өзгеріс кезіндегі су, қоршаған орта және қоғам. Kluwer Academic Publishers, Дордрехт. 21-41 бет.CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)

Сыртқы сілтемелер