三圈環(huán)流理論
三圈環(huán)流理論的詳細(xì)原理的介紹。
在氣象學(xué)中指逐漸被廢棄的有關(guān)地環(huán)風(fēng)系的模式,它表示在南北半球各有三個(gè)平行的風(fēng)圈或風(fēng)帶。三圈環(huán)流理論自T.伯杰龍最先提出(1928),后由C. G.羅斯貝作進(jìn)一步發(fā)揮,用它代替喬治·哈得來(lái)在1735年所提出的哈得來(lái)環(huán)流模式。
三圈環(huán)流是大氣的風(fēng)帶和氣壓帶的水平運(yùn)動(dòng)。
哈得來(lái)模式表示在南北半球各有一個(gè)單一環(huán)流,在低空空氣向西并向赤道流動(dòng),在高空空氣向東并向極地流動(dòng)。三圈環(huán)流理論假定在每個(gè)半球上各有兩個(gè)哈得來(lái)環(huán)流,一個(gè)出現(xiàn)在近赤道地區(qū),一個(gè)出現(xiàn)在近極地區(qū)域。在兩個(gè)環(huán)流之間是費(fèi)雷爾環(huán)流,在費(fèi)雷爾環(huán)流圈中,地面空氣向東并向極地流動(dòng),高空則向西并向赤道流動(dòng)。三圈環(huán)流理論較好地解釋了地表面所觀測(cè)到的風(fēng)系:熱帶東風(fēng)信風(fēng)帶,中緯度西風(fēng)帶和極地東風(fēng)帶。但是,這個(gè)理論與下列事實(shí)不一致:在高空中緯度西風(fēng)帶不是改變方向,而是風(fēng)速變得更強(qiáng);其次,在熱帶高空氣常常很弱,或根本不存在;并且在三圈環(huán)流中向極地輸送的能量不如熱帶大氣從太陽(yáng)輻射中得到的能量為多。此外,三圈環(huán)流理論不能解釋大氣中角動(dòng)量的輸送。
由于在熱帶和極地,東風(fēng)帶的流動(dòng)方向和地球自轉(zhuǎn)的方向相反,地面摩擦使其速度減慢(相對(duì)于地面),并不斷地從地球獲得角動(dòng)量;又因?yàn)闁|風(fēng)帶的速度保持不變,因此必須把獲得的角動(dòng)量同時(shí)傳遞給中緯度西風(fēng)帶。中緯度向東吹的風(fēng)速快于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的速度,地面摩擦使其速度減慢并失去角動(dòng)量傳給地球;這樣,它們也繼續(xù)保持比較穩(wěn)定的速度。怎樣完成這種動(dòng)量傳遞,三圈環(huán)流理論不能解釋清楚。現(xiàn)在有人認(rèn)為,完成這種動(dòng)量傳遞的中緯度是高低氣壓系統(tǒng),即擾動(dòng),和長(zhǎng)的駐波。