Жизнь в Арктике

Морская экосистема

Наземные экосистемы

Люди Арктики

Культуры коренных народов

Проблемы культур коренных народов

Права на землю и природные ресурсы являются важной частью современной культуры и выживания коренных народов Арктики. Коренные арктические сообщества сталкиваются с огромными проблемами, часто являющимися результатом колонизации и эксплуатации земельных и энергетических ресурсов.

Разведка

Ресурсы Арктики

Гонка за Арктикой

Однако некоторые арктические государства претендуют на территорию на своих континентальных шельфах, а не только на побережье. Например, Россия, Гренландия, Дания и Канада претендуют на хребет Ломоносова. Хребет Ломоносова представляет собой подводную горную цепь, протянувшуюся от канадской Арктики через Северный полюс до вод Сибири.

Изменение климата в Арктике

Выберите правильную проекцию | Изучите ArcGIS

Проекции — это расчеты, позволяющие нарисовать круглую землю на плоском экране или листе бумаги. Если вы делали карту раньше, вы использовали проекцию.

Каждая карта деформирует землю. Невозможно изобразить кривую поверхность (землю) на плоской (карте), не растягивая, не перекашивая и не разрывая ее. Картографические проекции применяют это искажение систематическим образом, что позволяет вам контролировать, где и как это происходит.Этот урок познакомит вас с инструментами и методами, которые помогут вам выбрать правильную проекцию для вашей карты.

Последний раз этот урок тестировался 11 ноября 2021 г. с использованием ArcGIS Pro 2.9. Если вы используете другую версию ArcGIS Pro, вы можете столкнуться с другими функциями и результатами.

Вы не найдете проекцию, подходящую для всех карт. Все проекции каким-то образом искажают землю. Каждый стремится сохранить какое-то геометрическое свойство за счет других.

Типы проекций

Конформные проекции локально сохраняют углы, поэтому формы объектов выглядят верными. Но цена этого качества — искажение площадей и расстояний. Равновеликие проекции сохраняют площадь за счет углов, поэтому формы в некоторых местах кажутся перекошенными. Равноудаленные проекции сохраняют расстояния, но только от определенных точек или вдоль определенных линий на карте.

Три карты, составленные с примерами конформных, равновеликих и равноудаленных проекций, с наложенными на них геодезическими кругами, демонстрирующими геометрические искажения.

Компромиссные проекции дают представление о земле, которое никоим образом не является совершенно правильным, но и не сильно искаженным. Они обычно используются для карт всего мира.

В ArcGIS доступны десятки проекций, которые можно настроить в бесчисленных системах координат проекций. Ваш выбор системы координат проекции зависит от многих факторов, включая часть мира, которую вы наносите на карту, масштаб вашей карты и цель вашей карты. Вы хотите выбрать систему координат проекции, в которой места и свойства, наиболее важные для вашей карты, будут наименее искажены.

Картографические проекции искажают сетку линий широты и долготы, что означает, что они также искажают ваши данные.Вы позаботились о том, чтобы правильно и точно провести анализ будущих изменений количества осадков. Далее вам нужно представить свои результаты на карте. Вы хотите выбрать прогноз, который позволит вам четко представить эти результаты, чтобы они не были неверно истолкованы.

Найдите глобальную равновеликую проекцию

Сначала вы изучите несколько традиционных ресурсов, которые помогут вам найти подходящую проекцию для результатов вашего анализа.

1. Загрузите пакет проекта Projections.
2. Найдите загруженный файл Projections.ppkx на своем компьютере. Дважды щелкните файл, чтобы открыть его в ArcGIS Pro. При появлении запроса войдите в свою учетную запись ArcGIS Online или ArcGIS Enterprise.

   Если у вас нет ArcGIS Pro или учетной записи ArcGIS, вы можете подписаться на бесплатную пробную версию ArcGIS.

   В проекте три карты. Карта изменения количества осадков активна.

   Данные на этой карте показывают прогнозируемые аномалии осадков на период с 2040 по 2059 годы. Прогнозируется, что в зеленых зонах выпадет больше осадков. будущего по сравнению с историческими средними значениями.Прогнозируются коричневые области испытывать меньше.

   Во-первых, вы узнаете, в какой проекции используется эта карта.

3. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши Изменение количества осадков и выберите Свойства.

4. В окне свойств карты щелкните вкладку Системы координат.

   В разделе Current XY видно, что текущая система координат для этой карты — WGS 1984 Web Mercator (вспомогательная сфера).

   Web Mercator — это обычная проекционная система координат, разработанная для картографических веб-приложений.Большинство базовых карт Esri построены в Web Mercator, поэтому они могут иметь наибольшую совместимость. Однако эта проекция не сохраняет площади, расстояния или углы.

5. В окне «Свойства карты» нажмите «Отмена».

   Глядя на эту карту, можно подумать, что Гренландия во много раз больше Индии. На самом деле Гренландия немного меньше Индии. Если проекция Web Mercator так резко искажает относительные размеры стран, вы знаете, что она также должна искажать результаты вашего анализа.

   На этой карте показано, что районы, которые испытают самые резкие изменения в количестве осадков, представляют собой относительно небольшую часть земли, всего лишь узкую полосу вдоль экватора. Web Mercator не подходит для этой карты. Затем вы сверитесь с диаграммой, на которой сравниваются проекции, чтобы найти ту, которая подходит для вашей карты.

6. Откройте Quick Notes on Map Projections в ArcGIS.

   Свойство, которое наиболее важно сохранить на карте осадков, — это площадь.Это верно для большинства карт, представляющих результаты анализа, включающие сравнение площади, плотности или расстояния.

7. Используйте диаграмму, чтобы найти прогноз, отвечающий следующим критериям:
   • Свойства: Равновеликая
   • Подходящая протяженность: Мир
   • Общее назначение: Тематический

   Есть несколько проекций, подходящих для вашей карты. Один из них – Равная Земля.

8. Перейдите на страницу справки ArcGIS Pro для проекции Equal Earth.Прокрутите вниз и прочитайте раздел «Использование».

   Вы можете прочитать о любой проекции, найденной в ArcGIS, чтобы решить, какая из них лучше всего подходит для вашей карты.

Изменение системы координат проекции карты

Вы решили использовать проекцию Equal Earth. Затем вы примените его к карте изменения осадков.

1. В ArcGIS Pro на панели Содержание дважды щелкните Изменение количества осадков, чтобы открыть окно Свойства карты.
2. Перейдите на вкладку Системы координат.
3. В строке поиска введите Equal Earth и нажмите Enter.

   Список доступных фильтров систем координат на основе вашего поиска.

4. Развернуть систему координат проекции и развернуть мир. Нажмите Равная Земля (мир).

   Кнопка Current XY обновляется, указывая, что система координат карты изменилась.

   Совет:

   Изменение системы координат в окне свойств карты влияет только на карту. Это не изменяет систему координат ваших слоев данных.Слои проецируются на лету для правильного отображения на карте. Чтобы узнать больше о проецировании на лету, прочитайте эту статью в блоге.

5. В окне «Свойства карты» нажмите «ОК».

   К вашей карте применена новая система координат проекции.

   Результаты анализа теперь представлены в форме, сохраняющей относительные площади, чтобы ваши читатели карт могли точно сравнивать размеры аномалий осадков.

6. На панели быстрого доступа щелкните Сохранить, чтобы сохранить проект.

Ниже приведено сравнение двух проекций в одном масштабе. Как веб-проекция Меркатора может ввести в заблуждение или помешать людям правильно интерпретировать результаты вашего анализа?

Проекция Equal Earth предназначена для отображения всего мира, но есть две части мира, которые она не может эффективно отобразить. Далее вы попробуете проекцию, предназначенную для картирования полярных регионов.

Стрелка компаса не указывает на истинный северный полюс. Вместо этого он указывает на магнитный северный полюс, место, которое постоянно меняется. Затем вы создадите карту, показывающую, как магнитный полюс перемещался за последние 400 лет. Вы также хотите использовать эту карту, чтобы показать, движется ли северный магнитный полюс ближе или дальше от истинного севера.

Найти полярную эквидистантную проекцию

Вы будете искать проекционную систему координат, сохраняющую расстояния от северного полюса.

1. В верхней части карты щелкните вкладку Северный полюс, чтобы активировать эту карту.

   Данные для этой карты предоставлены Национальным центром информации об окружающей среде NOAA (NCEI).

   Карта плохо иллюстрирует изменение положения северного магнитного полюса. Все точки кажутся далекими от истинного северного полюса, и они также разделены по обе стороны карты. Измерения, сделанные на этой карте, были бы бессмысленными.

   Для проекции этой карты у вас есть два критерия:

   • Для более естественного отображения арктических данных вам понадобится проекция, предназначенная для полярных регионов.
   • Чтобы определить, насколько близок магнитный север к истинному северу, вам нужна эквидистантная проекция, которая сохранит точные измерения расстояния до северного полюса.

   Далее вы найдете подходящую систему координат проекции, выполнив поиск по ключевым словам.

2. На панели Содержание дважды щелкните Северный полюс, чтобы открыть окно свойств карты.

   Эта карта в настоящее время использует географическую систему координат, WGS 1984. Когда выбрана географическая система координат, ваша карта будет спроецирована с использованием псевдопластинчатой ​​проекции.Подробнее о разнице между географической системой координат и системой координат проекции можно прочитать в этой статье блога.

3. На вкладке Системы координат найдите Равноудаленная.
4. Разверните список Система координат проекции и разверните Полярный.

   Совет:

   Перетащите края окна свойств карты, чтобы увеличить его.

   Есть только две проекционные системы координат, одна для северного полюса и одна для южного полюса.

5. Нажмите Северный полюс Азимутальная эквидистанта и нажмите OK.

   Эта проекция искажает углы и площади. Искажение крайне велико в южном полушарии.

   Однако эта проекция полезна для картографирования области вокруг северного полюса. Он сохраняет истинные расстояния и направления, измеренные от полюса.

6. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши HistoricalMagneticPoleTrack и выберите Приблизить к слою.

   Возникли проблемы с топографической базовой картой. Эта базовая карта была разработана для веб-проекции Меркатора, поэтому она сжимается и растягивается при повторном проецировании на карту азимутальной эквидистанты.Кроме того, Web Mercator не может отображать полюса, поэтому базовая карта обрезается за 85° широты, оставляя пустое место на вашей карте.

   Топографическая базовая карта не подходит для вашей полярной карты, поэтому вы найдете подходящую.

7. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши Топографический и выберите Удалить.
8. На панели Каталог щелкните вкладку Портал, а затем щелкните вкладку Living Atlas.

9. В строке поиска введите Polar Basemap и нажмите Enter.
10. В результатах поиска щелкните правой кнопкой мыши базу Arctic Ocean и выберите «Добавить к текущей карте».

    Карта обновится, чтобы отобразить новую базовую карту, которая охватывает часть земли к северу от 50° широты.

Найдите самый северный магнитный полюс

Затем вы будете использовать свою карту для измерения расстояний между истинным севером и блуждающим магнитным северным полюсом, чтобы определить год, когда они были ближе всего.

1. Убедитесь, что на панели инструментов под картой выделена кнопка «Привязка».

   Привязка позволит вам легче измерять объекты.

2. На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Запрос нажмите Измерить.

   Поверх карты появляется окно Измерить расстояние.

3. Щелкните точку с надписью Северный полюс и щелкните точку с надписью 2020.

   Совет:

   Удерживайте С клавишу или среднюю кнопку мыши, чтобы перемещаться по карте без деактивация инструмента измерения.

   Инструмент сообщает о расстоянии 403,1 км (250,47 миль).

4. На клавиатуре нажмите Esc, чтобы очистить измерение.
5. Измерьте расстояние между истинным северным полюсом и некоторыми предыдущими местоположениями магнитного северного полюса.

   Магнитный север был ближе всего к истинному северу в 2018 году, когда он находился на расстоянии 394,16 км (244,92 мили). Сейчас он направляется на юг, в сторону России.

Вы можете точно измерить расстояние на этой карте, поскольку она использует эквидистантную проекцию. Однако никакая проекция не может сохранить все расстояния.Азимутальная эквидистантная проекция сохраняет расстояние и направление только от центральной точки. Таким образом, измерения от северного полюса верны, но измерения между любыми другими точками на этой карте будут неточными.

Измерение геодезических и плоских расстояний

Измерения, которые вы сделали до сих пор, были плоскими. Плоские расстояния подобны измерению линейкой на бумажной карте. Геодезические расстояния подобны измерению струной по поверхности земного шара. Далее вы сравните планарные и геодезические измерения между магнитными северными полюсами 1590 и 2020 годов.

1. Нажмите Esc, чтобы очистить текущее измерение.
2. Измерьте расстояние между точкой с номером 1590 и точкой с номером 2020.

   Сообщаемое расстояние между этими двумя точками составляет 1758,73 км (1092,82 мили). Однако единственные точные планарные расстояния, которые можно сделать на этой карте, — это расстояния от центральной точки. Чтобы найти точные расстояния между другими точками, вам необходимо сделать геодезические измерения.

3. Нажмите Esc. В окне «Измерить расстояние» щелкните меню «Режим» и выберите «Геодезический».

4. Еще раз измерьте расстояние между полюсами 1590 и 2020.

   На этот раз заявленное расстояние составляет 1866,63 км (1159,87 миль). Геодезическое расстояние более чем на 100 километров больше, чем плоское расстояние.

5. Закройте окно «Измерить расстояние».

Геодезические расстояния игнорируют проекцию карты и обеспечивают истинное расстояние. Плоские расстояния верны только в том случае, если карта использует проекцию, сохраняющую расстояние, и только до определенных точек или вдоль определенных линий.

Система координат проекции, которую вы выбрали для этой карты, уже была сосредоточена на северном полюсе, который оказался точкой, от которой вы хотели произвести измерения. Но что, если вы хотите измерить с другой точки?

Изменение системы координат проекции

Далее вы измените существующую систему координат, чтобы центрировать ее на северном магнитном полюсе 1590, чтобы измерения можно было выполнять из этой точки.

1. Приблизьтесь к точке с меткой 1590 и щелкните по ней.

   Во всплывающем окне перечислены долгота и широта. Координаты указателя также можно прочитать на панели инструментов под картой.

2. Закрыть всплывающее окно.
3. Откройте окно свойств карты и перейдите на вкладку Системы координат.
4. В списке Доступные системы координат XY текущая система координат должна быть выделена.

   Если азимутальная эквидистанта северного полюса не выделена, используйте панель поиска, чтобы найти ее.

5. Щелкните правой кнопкой мыши Северный полюс, азимутальный эквидистант.Выберите «Копировать и изменить».

   Появится окно “Изменить систему координат проекции”. Здесь вы можете создать собственную систему координат с параметрами, которые соответствуют вашим потребностям.

6. Для имени введите 1590 Магнитный северный полюс равноудаленный.

   Проекция уже настроена на азимутально-эквидистантную. Проекция и система координат проекции — не одно и то же. Проекция — это один параметр в системе координат проекции. Другие параметры включают географическую систему координат, линейную единицу измерения и набор параметров, зависящих от выбранной проекции (центральный меридиан, масштабный коэффициент и т. д.).

   Вы настроите параметры этой проекционной системы координат, чтобы центрировать ее на выбранном местоположении, а не на истинном севере.

7. Для центрального меридиана введите -111.831. В поле Широта происхождения введите 73.923.

   Это значения, которые вы видели во всплывающем окне.

8. Нажмите Сохранить.

   1590 Эквидистанта магнитного северного полюса теперь установлена ​​в качестве текущей системы координат XY для вашей карты. Он также указан в категории «Пользовательские» доступных систем координат.

   Системы координат в категории Пользовательские не сохраняются. Затем вы добавите его в папку избранного, чтобы использовать в будущих картах.

9. Щелкните правой кнопкой мыши новую пользовательскую систему координат и выберите “Добавить в избранное”.
10. В разделе «Пользовательский» щелкните правой кнопкой мыши 1590 Magnetic North Pole Equidistant и выберите «Добавить в избранное».

11. Перейдите к началу списка систем координат и разверните группу Избранное, чтобы убедиться, что там указана эквидистанта магнитного северного полюса 1590.

    Избранные системы координат хранятся в виде файлов .prj в папке C:\Users\<ваше имя пользователя>\AppData\Local\ESRI\ArcGISPro\Favorites.

12. В окне «Свойства карты» нажмите «ОК», чтобы применить изменения.

    Карта перерисовывается в новой системе координат проекции. Это похоже на то, что было раньше, но центр карты (если не базовой карты) сместился. И геодезические, и планарные измерения от новой точки теперь будут точными.

13. На панели быстрого доступа щелкните Отменить, чтобы вернуть карту в систему координат проекции с центром на истинном севере.

14. Сохраните проект.

В ArcGIS вы можете выбирать между плоским или геодезические измерения. Но в вашем читателе карт этого не будет. выбор; они увидят только плоскую карту на экране или фрагменте бумага. Равнопромежуточная проекция — правильный выбор для этой карты. чтобы каждый мог правильно оценить расстояние с севера столб.

Иногда вы не найдете спроецированного система координат, готовая для целей вашей карты.ArcGIS Pro позволяет изменять любые координаты. систему, чтобы иметь параметры, которые лучше соответствуют вашим потребностям. Далее вы узнаете, как создать пользовательскую систему координат проекции, используя предлагаемые параметры из ArcGIS Pro.

Universal Transverse Mercator (UTM) — это система, которая обычно используется для крупномасштабных карт. Если ваша карта уже 6° по долготе, вы можете нанести ее на карту с помощью системы координат проекции UTM. Карта, которую вы сделаете следующей, достаточно узкая, но не вписывается должным образом в существующую зону UTM.

В этом учебном модуле вы узнаете, как найти правильную систему координат проекции UTM для области интереса и как создать пользовательскую систему координат проекции для использования, когда стандартная зона UTM не подходит.

Найдите правильную зону UTM

Вы хотите нанести на карту границу между Финляндией и Россией.Это будет справочная карта, предназначенная для описания приграничного региона. Вы хотите использовать конформную проекцию, чтобы показать формы объектов в их наиболее узнаваемых формах.

1. В верхней части карты щелкните вкладку Граница, чтобы активировать эту карту.

   Эта карта в настоящее время использует проекцию Web Mercator. В то время как проекция Меркатора является конформной, Веб-Меркатор (вспомогательная сфера Меркатора) — нет. Кроме того, эта проекция резко искажает площадь и расстояния в более высоких широтах.

   Белый прямоугольник обозначает область, которую вы хотите нанести на карту. Поскольку это узкий участок земли — в пределах 6° долготы — вы можете использовать зону UTM. Системы координат проекций UTM конформны, и их искажение других свойств карты минимально.

   UTM делит землю на 60 зон. Далее вы будете использовать пространственный фильтр, чтобы определить, какую зону UTM использовать для вашей карты.

2. На панели Содержание дважды щелкните Граница, чтобы открыть окно Свойства карты.
3. На вкладке Системы координат рядом с строкой поиска щелкните Пространственный фильтр и щелкните Задать пространственный фильтр.

4. В окне Объем пространственного фильтра щелкните Сопоставить аккуратную линию.

   Значения в разделе Выбранный экстент обновляются, чтобы соответствовать экстенту слоя Map Neatline.

5. Нажмите «Применить».

   Список Доступные системы координат XY фильтруется, чтобы содержать только системы координат с экстентами, которые перекрываются с вашей картой.

6. В списке разверните Система координат проекции, UTM, WGS 1984 и Северное полушарие.

   Для области, которую вы хотите нанести на карту, есть две зоны UTM, 35N и 36N, и вы не можете определить из этого списка, какая зона лучше.

7. Нажмите кнопку «Отмена», чтобы закрыть окно «Свойства карты».

   Далее вы добавите на карту слой для визуализации сетки UTM.

8. На панели Каталог щелкните вкладку Портал и щелкните Living Atlas.
9. В строке поиска введите UTM Grid и нажмите Enter.
10. В результатах поиска щелкните правой кнопкой мыши векторный слой World UTM Grid и выберите «Добавить к текущей карте».

11. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши World_UTM_Grid и выберите Метка.

    Граница Финляндии и России проходит на границе двух UTM-зон: 35 и 36.

    Проекционные системы координат UTM минимизируют искажения до разумных уровней, но только в пределах своих зон. Ни зона 35, ни зона 36 не дадут этого преимущества для вашей области карты.

12. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши World_UTM_Grid и выберите Удалить.

Слой World_UTM_Grid подтвердил, что лучшим выбором для этой карты является пользовательская система координат проекции. Далее вы создадите его для этого региона.

Создание пользовательской системы координат проекции

ArcGIS Pro может предложить новые пользовательские системы координат проекции на основе двух критериев: свойство искажения и экстент карты.

1. На панели Содержание дважды щелкните Граница, чтобы открыть окно Свойства карты.
2. На вкладке Системы координат нажмите кнопку Добавить систему координат и выберите Новая предлагаемая система координат проекции.

   Появится новое окно.

3. В поле Имя системы координат введите Граница Финляндия-Россия. Оставьте для географической системы координат значение WGS 1984.

4. В разделе Получить экстент из щелкните Сопоставить аккуратную линию.

   Значения в разделе Выбранный экстент обновляются, чтобы соответствовать экстенту слоя Map Neatline.

5. Для свойства проекции выберите Conformal.

   Параметры новой пользовательской системы координат проекции отображаются в поле “Результат”.

   Проекция настроена на поперечную проекцию Меркатора NGA 2014. Это вариант поперечной проекции Меркатора, используемой в картах зон UTM.

   Поперечная Меркатора — обычная проекция, используемая по системам координат UTM и некоторым координатам State Plate системы. Поперечный Меркатор NGA 2014 является вариантом этого проекция, с дополнительным преимуществом возможности показать большее часть мира.

   Параметры “Центральный меридиан” и “Широта исходной точки” берутся из центра прямоугольной линии карты.

   False Easting смещает исходную точку системы координат далеко от области вашей карты, чтобы гарантировать, что никакие координаты не имеют отрицательных значений. Масштабный коэффициент сводит к минимуму искажения во всей зоне 6 °.

6. Нажмите Сохранить.
7. В разделе “Пользовательский” щелкните правой кнопкой мыши на границе Финляндии и России и выберите “Добавить в избранное”.

8. В окне “Свойства карты” нажмите “ОК”, чтобы применить изменения.

   Карта перерисовывается в новой системе координат проекции.

9. На панели “Содержание” щелкните правой кнопкой мыши карту мира National Geographic и выберите “Приблизить к слою”.

   Новая система координат проекции искажает формы, находящиеся далеко от ее центрального меридиана (29,9° в.д.).

   Несмотря на то, что эта карта может показать весь мир, она подходит только для картирования областей в середине этой системы координат — в пределах 3° от ее центрального меридиана.

10. Приблизьтесь к слою Map Neatline.

    На изображении ниже показано сравнение карты в новой пользовательской системе координат проекции и в Web Mercator.

    В пользовательской системе координат форма многоугольника аккуратной линии представляет собой трапецию, а не прямоугольник. Его северный край короче южного края. Прямоугольник в Web Mercator вводит в заблуждение: на земле эти линии не одинаковой длины. Новая проекция представляет их более точно.

    Две карты, показанные выше, нарисованы в одном масштабе: от 1 до 20 миллионов.Но этот масштаб не имеет смысла на карте Web Mercator, поскольку искажения его площади настолько велики. Искажения на карте поперечного Меркатора достаточно малы, чтобы быть незаметными, и на этой карте можно проводить более точные измерения.

Ранее в этом уроке вы узнали, как изменять системы координат. Как можно изменить существующую систему координат UTM, чтобы центрировать ее на российско-финляндской границе? Как бы вы могли изменить проекцию Равной Земли в начале этого урока, чтобы лучше показать Тихий океан?

Совет:

Скопируйте и измените любую систему координат WGS 1984 UTM Zone. Измените центральный меридиан на 29,9.

Скопируйте и измените систему координат Equal Earth (мир). Измените центральный меридиан на 160°W или подобное значение.

В этом уроке вы изучили некоторые приемы и изучили ресурсы, которые помогут вам выбрать подходящую картографическую проекцию:

• Обратитесь к кратким примечаниям по картографическим проекциям в диаграмме ArcGIS.
• Просмотрите справочную документацию ArcGIS, чтобы узнать о поддерживаемых картографических проекциях.
• Выполнение поиска по ключевым словам и пространственных фильтров в ArcGIS Pro.
• Скопируйте и измените существующие системы координат проекции в ArcGIS Pro.
• Доступ к опорному слою UTM Grid в ArcGIS Living Atlas of the World.
• Создайте пользовательскую систему координат проекции в ArcGIS Pro со свойством экстента и проекции.

Присмотритесь к картам, которые вы видите в Интернете, в новостях или в приложениях. Используют ли они проекцию, которая хорошо подходит для их цели? Являются ли их измерения расстояния и площади точными?

Последствия игнорирования выбора проекции карты включают искажение ваших данных и введение в заблуждение читателей карты.Однако, если вы потратите некоторое время на поиск подходящей проекционной системы координат, вы создадите карту, которая четко и точно представит ваши данные и ваше сообщение.

Дополнительные уроки можно найти в уроке Learn ArcGIS Галерея.

Отправьте нам отзыв

Пожалуйста, пришлите нам свой отзыв об этом уроке.Расскажите нам, что вам понравилось, а что нет. Если что-то в уроке не сработало, сообщите нам, что это было и где в уроке вы столкнулись с этим (название раздела и номер шага). Используйте эту форму, чтобы отправить нам отзыв.

Университет Акрона, Огайо

Скачать в формате PDF

Огайо как микрокосм нации

Почему штат Огайо является главным полем битвы в американской политике? Наблюдатели уже предсказывают на 2012 год, что голосование штата Огайо будет решающим в определении победителя президентских выборов, и ожидается, что предстоящие выборы в сенат будут напряженными.

Одно из объяснений заключается в том, что региональное разнообразие Огайо отличается от любого другого штата страны. Действительно, многие штаты представляют собой смесь городских и сельских районов. Геологические особенности, такие как побережья, равнины и горные районы, также часто разделяют государства. Тем не менее, Огайо, возможно, уникален тем, что, хотя некоторые из этих факторов присутствуют, существование такого регионального разнообразия противоречит простому объяснению сложного политического характера Огайо. Как давно известно наблюдателям и стратегам избирательных кампаний, полезно думать о штате как о пяти регионах, которые были названы «Пять Огайо».Каждый регион представляет собой уникальную совокупность крупных городов, пригородов и сельских районов, одного или нескольких медиарынков и как минимум одной крупной газеты. Каждый регион имеет свой политический идеал и голосует по-разному.

Мы, конечно, не первые наблюдатели, заметившие существование «Пяти Огайо». Однако мы можем помочь пролить свет на то, насколько различаются эти регионы, и, как и в других наших сообщениях, мы освещаем некоторые причины и следствия этой региональной самобытности. В этом посте мы сосредоточимся на том, как регионы ведут себя на выборах.

Рисунок 2.1: Пять штатов Огайо

Пять штатов Огайо: «Северо-восток», «Северо-запад», «Центральный», «Юго-восток» и «Юго-запад» Огайо. Рисунок 2.1 представляет собой карту границ округов в каждом регионе. Как показано на рис. 2.1, Северо-Восток, Северо-Запад, Центральный и Юго-Запад Огайо образуют различные виды прямоугольников в своих соответствующих «углах» штатов, свободно окружая доминирующие города каждого региона. Напротив, Юго-Восточный Огайо охватывает широкий полукруг вдоль Река Огайо .

Северо-восточный Огайо (включая Кливленд) является самой густонаселенной частью штата, за ней следуют Юго-Западный Огайо (включая Цинциннати) и Центральный Огайо (включая Колумбус). На самом деле, «три С» — Кливленд , Колумбус и Цинциннати — играют доминирующую роль в экономической, социальной и политической жизни штата Бакай. На северо-западе Огайо (включая Толедо) и юго-востоке Огайо проживает заметно меньше людей, и их иногда называют частью «Другого Огайо» — районов штата, лежащих за пределами коридора «трех С».

Области совершенно разные. Например, в юго-восточном Огайо проживает самое большое белое население (95,9%), а в северо-восточном Огайо — самое малое (81,4%). Профессиональные/управленческие профессии более распространены в регионах «трех С», а рабочие места в строительстве/производстве более распространены в регионах «Другой Огайо». Между тем, Северо-Восточный и Юго-Восточный Огайо имеют наибольшую долю пожилых граждан, в то время как Центральный Огайо имеет наименьшее количество пенсионеров. Существуют также важные различия в религиозной принадлежности с юго-восточным Огайо, где проживает больше всего протестантов-евангелистов и Северо-восточный Огайо имеющий самый низкий уровень; обратная картина справедлива для католического населения.Также существует большая разница в плотности населения по регионам.

региона Огайо соответствуют регионам страны в целом. Например, Северо-восточный Огайо напоминает северо-восточный регион страны в относительном отношении, когда речь идет о афроамериканском населении, населении европейской национальности и доле католиков. В отличие, Юго-Восточный Огайо напоминает Юг с точки зрения бедности и процента протестантов-евангелистов. Центральный Огайо напоминает Запад с точки зрения профессиональных / управленческих занятий и дипломов о высшем образовании. Между тем Северо-Запад и Юго-Запад Огайо напоминают Средний Запад региона в целом.

Эти различия очень важны на выборах. На Рисунке 2.2 показано среднее количество голосов республиканцев по округам с 1980 по 2010 год. Это дает четкую картину региональных и окружных моделей голосования, сглаживая различия, возникающие в годы «волны» выборов. За эти три десятилетия Северо-Восточный Огайо был самым демократичным из пяти штатов Огайо, особенно округа Кайахога, Трамбулл и Махонинг.В целом в период с 1980 по 2010 год кандидаты от республиканцев по всему штату набрали всего 43 процента голосов двух партий в этом регионе.

Рисунок 2.2: Голосование в Огайо с 1980 по 2010 год

Напротив, Юго-Западный Огайо является наиболее республиканским из пяти регионов, особенно пригородных округов вокруг округа Гамильтон, а также сельских округов на крайнем севере региона. В целом кандидаты-республиканцы в голосовании по всему штату набрали 57 процентов двухпартийных голосов на Юго-Западе. В то же время Центральный и Северо-Западный Огайо, как правило, были республиканцами, но менее надежно: кандидаты от Республиканской партии по всему штату получили 54 процента голосов от двух партий в Центральном Огайо и 53 процента в Северо-Западном Огайо. В Центральном Огайо, округ Франклин был одним из самых демократических округов, а на северо-западе Огайо это было ЛукасКаунти . Юго-Восточный Огайо был еще более демократичным и включал в себя разнообразный набор округов, некоторые из которых были очень демократическими, а некоторые – очень республиканскими. За этот период голоса в регионе почти точно разделились между партиями, республиканцы получили 49 голосов.69 процентов двухпартийных голосов за тридцать лет.

Эти закономерности уходят корнями в историю, оставаясь узнаваемыми как в хорошие годы республиканских, так и хороших демократических выборов. Рисунок 2.3 иллюстрирует этот момент, представляя результаты голосования республиканцев на президентских выборах 1960, 1976, 2004 и 2008 годов. В 1960 году Ричард Никсон победил Джона Кеннеди в штате Бакай. На этих выборах Северо-Восточный Огайо был самым демократическим регионом, а Юго-Западный Огайо был самым республиканским, за ним с небольшим отрывом следовали Центральный Огайо и другие регионы.В целом, на выборах 1976 года, когда Джимми Картер победил Джеральда Форда в Огайо , штат Бакай был значительно более демократичным, чем в 1960 году. Однако обратите внимание, что Северо-Восточный Огайо был лучшим демократическим регионом, за ним следовал Юго-Восточный Огайо, а Юго-Западный и Центральный Огайо по-прежнему оставались лучшими республиканскими регионами.

Рисунок 2.3: Голосование в штате Огайо на отдельных президентских выборах

Наконец, эти закономерности справедливы и для выборов в масштабах штата. На рис. 2.5 показаны межрегиональные модели голосования по округам в виде серии «точечных диаграмм», показывающих распределение моделей голосования по округам в каждом регионе, от юго-западного Огайо (наиболее республиканский регион) до северо-восточного Огайо (наиболее демократический регион). Каждая запись отмечена буквой «R» или «D», чтобы показать партийный баланс округа; размер буквы обозначает относительный размер округа, например, большая буква «D» обозначает более густонаселенный округ, а маленькая «D» обозначает округ с небольшим населением. Эти графики показывают различные тенденции каждого региона как с точки зрения общей приверженности, так и внутреннего разнообразия и относительной важности округов для общего голосования.

На рис. 2.4 показано среднее значение по округам для выборов в штатах с 1980 по 2008 год.Эти графики обобщают модели, которые мы описали до сих пор.

Рисунок 2.4: Внутрирегиональное разнообразие в пяти штатах Огайо на выборах в масштабе штата

Начиная с Юго-Западного Огайо (вверху на рис. 2.4), округа сгруппированы по направлению к правой (республиканской) стороне графика — и большие, и малые округа голосуют за республиканцев в течение этого периода. Самыми крупными округами являются Гамильтон и Монтгомери, и обратите внимание, что эти крупные округа стремятся к центру графика, что указывает на тот факт, что эти крупные городские округа более конкурентоспособны, и, как отмечалось выше, в последнее время они стали более конкурентоспособными.

В Северо-восточном Огайо произошло нечто противоположное, когда округа сгруппировались ближе к левой (демократической) стороне графика. Обратите внимание на присутствие крупных округов на стороне Демократической партии, особенно КайахогаКаунти , но и Махонинг, Саммит , и Трамбал. Но в регионе были и республиканские округа — более мелкие пригородные и сельские округа, сгруппированные ближе к правой стороне графика.

На этих участках Центральный Огайо показывает наименьшую изменчивость в схемах голосования округов среди всех регионов штата, при этом округа сгруппированы справа.Но обратите внимание на одно большое графство — Франклин — который находится прямо в центре сюжета и набирает около 50 процентов голосов Республиканской партии. Как указано выше, округ Франклин становился все более демократичным за этот период на федеральных выборах и выборах штата. В этом отношении, Центральный Огайо больше похоже на юго-запад, чем на северо-восток.

В частичном контрасте, Северо-Западный Огайо напоминает Северо-Восток. На левой (демократической) стороне участка находится несколько крупных округов, в том числе ЛукасКаунти .Но остальные округа – в основном небольшие пригородные и сельские округа – сгруппировались справа (республиканская сторона) на участке. Самый интригующий узор в Юго-Восточный Огайо . Когда включены выборы на различные должности (в отличие от только президентских голосов), восемь округов отдали большинство своих бюллетеней кандидатам от Демократической партии – цифра, которая больше числа округов от Демократической партии в Северо-восточный Огайо . Но обратите внимание, что эти демократические округа, как правило, небольшие и сельские, как и округа, сгруппированные в правой части графика.Эти закономерности лежат в основе тенденции Северо-Запада и Юго-Востока быть колеблющимися регионами на федеральных выборах и выборах штатов.

Огайо в 2010 году и далее

2006 и 2008 годы были знаменательными для Огайо, в то время как 2010 год ознаменовался резким падением штата Бакай. Встряхнуло ли это электоральное цунами описанные выше региональные закономерности? В целом, результаты показывают, что ответ отрицательный. На рис. 2.5 мы видим небольшой сдвиг вправо во всех округах, но основная закономерность сохраняется.Одно из самых больших различий заключается в поведении некоторых крупных городских округов за пределами северо-восточного Огайо. Графство Франклин, например, исторически являвшееся красным республиканским графством на протяжении проанализированных нами трех десятилетий, теперь фактически представляет собой остров среди более мелких сельских округов. На юго-западе Огайо округ Гамильтон едва держится как «R», хотя меньший округ Монтгомери переключился на поддержку кандидатов от республиканцев по сравнению с его долгосрочными моделями голосования. Тем не менее, оба похожи на округ Франклин, сильно оспариваемые округа, отделенные пропастью от других более республиканских областей.В Аппалачах и Северо-Западном Огайо модели больше похожи на долгосрочную тенденцию, в то время как в Северо-Восточном Огайо, по-видимому, наблюдается более сильный сдвиг вправо за пределами основных городских районов.

Будут ли эти тенденции продолжаться? Появление большей внутрирегиональной поляризации может быть артефактом отдельных выборов, но также может быть признаком национальной поляризации, которая, кажется, определяет нынешнюю эпоху политики. То есть в Огайо может происходить региональная сортировка, так что красные округа становятся краснее, а синие — синее.Ответ на этот вопрос далеко не ясен.

Рисунок 2.5: Внутрирегиональное разнообразие в пяти штатах Огайо для выборов в масштабе штата

Признание Пяти Огайо помогает объяснить, почему Огайо является ведущим, цикличным и конкурентным штатом, особенно на президентских выборах. Но пять штатов Огайо поднимают другой вопрос, отмеченный в начале главы: почему эти регионы различаются при голосовании? Это из-за состава регионов или из-за контекста, который регионы обеспечивают для избирательной политики? Мы исследуем эти вопросы в книге и осветим как состав, так и контекстуальные объяснения политического влияния региона, а также в рамках обсуждения изучим влияние разнообразной демографии Огайо на голосование.

Обзор бедности: новости развития, исследования, данные

Цели Группы организаций Всемирного банка заключаются в искоренении крайней нищеты и содействии всеобщему процветанию. Эта миссия лежит в основе нашей аналитической, оперативной и организационной работы в более чем 145 странах-клиентах. В течение почти 25 лет крайняя бедность – первая из Целей в области устойчивого развития – неуклонно снижалась.

Теперь, впервые за целое поколение , стремление покончить с бедностью потерпело неудачу.

Глобальная крайняя бедность увеличилась в 2020 году впервые за более чем 20 лет, поскольку срыв пандемии COVID-19 усугубил силы конфликта и изменения климата, которые уже замедляли прогресс в сокращении бедности. Еще около 100 миллионов человек живут в нищете в результате пандемии.

В 2018 году четверо из пяти человек, живущих за международной чертой бедности, проживали в сельской местности.

• Половину бедняков составляют дети. Женщины составляют большинство бедных в большинстве регионов и среди некоторых возрастных групп. Около 70 процентов бедного населения мира в возрасте 15 лет и старше не имеют школьного образования или имеют лишь базовое образование.

• Почти половина бедняков в странах Африки к югу от Сахары проживает всего в пяти странах: Нигерии, Демократической Республике Конго, Танзании, Эфиопии и Мадагаскаре.

• Более 40 процентов бедного населения мира проживает в странах с нестабильной экономикой, конфликтами и насилием, и ожидается, что в следующем десятилетии это число вырастет до 67 процентов. В этих экономиках проживает всего 10 процентов населения мира.

• Около 132 миллионов бедняков мира живут в районах с высоким риском наводнений.

Многие люди, едва избежавшие крайней бедности, могут быть вынуждены вернуться в нее из-за конвергенции COVID-19, конфликтов и изменения климата.

 «Новые бедняки», вероятно, будут:  

• Быть более городскими, чем хронические бедняки.
• Больше заниматься неформальными услугами и производством и меньше заниматься сельским хозяйством.
• Живите в перегруженных городских условиях и работайте в секторах, наиболее пострадавших от блокировок и ограничений на передвижение.

Значительно пострадают страны со средним уровнем дохода, такие как Индия и Нигерия; в странах со средним уровнем доходов может проживать около 80 процентов новых бедных.

Новые исследования показывают, что к 2030 году изменение климата приведет к тому, что от 68 до 132 миллионов человек окажутся за чертой бедности. Изменение климата представляет собой особенно серьезную угрозу для стран Африки к югу от Сахары и Южной Азии — регионов, где сосредоточена большая часть бедного населения мира. В ряде стран большая часть бедных проживает в районах, затронутых конфликтами и подверженных наводнениям — например, в Непале, Камеруне, Либерии и Центральноафриканской Республике.

Новейшая и самая непосредственная угроза сокращению бедности, COVID-19, вызвала всемирную экономическую катастрофу, ударные волны которой продолжают распространяться. Без адекватных глобальных ответных мер кумулятивный эффект пандемии и ее экономических последствий, вооруженного конфликта и изменения климата приведет к высоким человеческим и экономическим потерям в будущем.

Последние исследования показывают, что последствия нынешнего кризиса почти наверняка будут ощущаться в большинстве стран до 2030 года.В этих условиях цель снижения глобального уровня абсолютной бедности до уровня менее 3 процентов к 2030 году, которая уже была под угрозой до кризиса, теперь недостижима без быстрых, значимых и существенных политических мер.

История показывает, что срочные и коллективные действия могут помочь нам справиться с этим кризисом.

Последнее обновление: 14 октября 2021 г.

Типы и причины приливных циклов

Если бы Земля была идеальной сферой без больших континентов, все области на планете испытывали бы два равных прилива и отлива каждый лунный день.Однако большие континенты на планете блокируют движение приливных выпуклостей на запад по мере вращения Земли. Не имея возможности свободно перемещаться по земному шару, эти приливы создают сложные модели в пределах каждого океанического бассейна, которые часто сильно отличаются от моделей приливов в соседних океанских бассейнах или других регионах того же океанского бассейна (Сумич, Дж. Л., 1996).

Вдоль основных береговых линий Земли наблюдаются три основные модели приливов. Как правило, в большинстве районов каждый день бывает два прилива и два отлива.Когда два максимума и два минимума примерно одинаковой высоты, паттерн называется полудневным или полусуточным приливом. Если приливы и отливы различаются по высоте, картина называется смешанным полусуточным приливом.

В некоторых районах, например в Мексиканском заливе, каждый день бывает только один прилив и один отлив. Это называется суточным приливом. Западное побережье США обычно имеет смешанные полусуточные приливы, тогда как полусуточные приливы более типичны для восточного побережья (Sumich, J. Л., 1996; Турман, Х.В., 1994; Росс Д.А., 1995).

Суточный цикл приливов (вверху слева). Район имеет суточный цикл приливов, если он испытывает один прилив и один отлив каждый лунный день. Такие приливы наблюдаются во многих районах Мексиканского залива.

Полусуточный цикл приливов (вверху справа). Область имеет полусуточный приливный цикл, если она испытывает два прилива и два отлива примерно одинакового размера каждый лунный день.Эти приливные циклы наблюдаются во многих районах восточного побережья Северной Америки.

Смешанный Полусуточный цикл приливов (нижняя середина). Область имеет смешанный полусуточный приливный цикл, если каждый лунный день она испытывает два прилива и два отлива разной величины. Эти приливные циклы наблюдаются во многих районах западного побережья Северной Америки.

Суточный цикл приливов (вверху слева). Район имеет суточный цикл приливов, если он испытывает один прилив и один отлив каждый лунный день. Такие приливы наблюдаются во многих районах Мексиканского залива.

Полусуточный цикл приливов (вверху справа). Область имеет полусуточный приливный цикл, если она испытывает два прилива и два отлива примерно одинакового размера каждый лунный день. Эти приливные циклы наблюдаются во многих районах восточного побережья Северной Америки.

Смешанный Полусуточный цикл приливов (нижняя середина). Область имеет смешанный полусуточный приливный цикл, если каждый лунный день она испытывает два прилива и два отлива разной величины.Эти приливные циклы наблюдаются во многих районах западного побережья Северной Америки.

Факты о реке Миссисипи – Национальная река и зона отдыха Миссисипи (Служба национальных парков США)

Знакомство с рекой

Река Миссисипи является одной из крупнейших речных систем в мире по размеру, разнообразию мест обитания и биологической продуктивности. Это также один из самых важных коммерческих водных путей в мире и один из основных путей миграции птиц и рыб в Северной Америке.

Коренные американцы жили вдоль его берегов и использовали реку для пропитания и транспорта. Ранние европейские исследователи использовали Миссисипи для изучения внутренних и северных районов того, что должно было стать Соединенными Штатами. Торговцы мехом вели свою торговлю на реке, а солдаты нескольких стран размещали войска в стратегических точках в разное время вдоль реки, когда этот район все еще находился на границе.

Белые поселенцы из Европы и Соединенных Штатов (и часто их рабы) прибыли на пароходах, лишая коренных американцев их земель и превращая ландшафт в фермы и города.

Сегодня река Миссисипи питает значительную часть экономики Верхнего Среднего Запада. Баржи и их буксиры ежегодно перевозят около 175 миллионов тонн грузов в верхнем течении Миссисипи через систему из 29 шлюзов и плотин. Это также основной рекреационный ресурс для лодочников, каноистов, охотников, рыболовов и орнитологов, который предлагает множество возможностей для активного отдыха.

Более подробное обсуждение истории верхнего течения реки Миссисипи и, в частности, 72-мильного коридора в пределах Национальной реки Миссисипи и зоны отдыха можно найти в Интернете.

Размеры

Длина

Река Миссисипи — вторая по длине река в Северной Америке, протекающая на расстоянии 2350 миль от своего истока на озере Итаска через центр континентальной части Соединенных Штатов до Мексиканского залива. Река Миссури, приток реки Миссисипи, примерно на 100 миль длиннее. Некоторые описывают реку Миссисипи как третью по длине речную систему в мире, если добавить длину рек Миссури и Огайо к основному стволу Миссисипи.

По сравнению с другими реками мира сочетание рек Миссисипи и Миссури занимает четвертое место по длине (3 710 миль/5 970 км) после Нила (4 160 миль/6 693 км), Амазонки (4 000 миль/6 436 км) и рек Янцзы. (3964 мили/6378 км). В дельте рек зарегистрированная длина может увеличиваться или уменьшаться по мере возникновения отложений и эрозии.

В результате могут указываться разные длины в зависимости от года или метода измерения. Сотрудники государственного парка Итаска в истоках Миссисипи предполагают, что длина основного ствола реки составляет 2552 мили.Геологическая служба США опубликовала данные о 2300 милях, Агентство по охране окружающей среды говорит, что это 2320 миль, а Национальная река и зона отдыха Миссисипи предполагают, что длина реки составляет 2350 миль.

Ширина

На озере Итаска ширина реки составляет от 20 до 30 футов, что является самым узким участком на всем ее протяжении. Самая широкая часть Миссисипи находится на озере Виннибигошиш недалеко от Бены, штат Миннесота, где ее ширина превышает 11 миль. Самый широкий судоходный участок судоходного канала Миссисипи — озеро Пепин, где ширина канала составляет около 2 миль.

Скорость

В верховьях Миссисипи средняя поверхностная скорость воды составляет около 1,2 мили в час, что примерно в два раза меньше скорости, с которой ходят люди. В Новом Орлеане река течет со скоростью около трех миль в час. Но скорость меняется по мере того, как уровень воды поднимается или падает, а также там, где река расширяется, сужается, становится более мелководной или при сочетании этих факторов. Вода, вытекающая из озера Итаска, истока реки, достигает Мексиканского залива примерно за три месяца.

Том

Еще один способ измерить размер реки – это количество воды, которую она сбрасывает. Используя эту меру, река Миссисипи является 15-й по величине рекой в ​​мире, сбрасывающей 16 792 кубических метра (593 003 кубических фута) воды в секунду в Мексиканский залив. Самая большая река по объему стока — Амазонка с впечатляющими 209 000 кубических метров (7 380 765 кубических футов) в секунду. Амазонка истощает тропический лес, а Миссисипи истощает большую часть территории между Аппалачами и Скалистыми горами, большая часть которой довольно сухая.

На озере Итаска средний расход составляет 6 кубических футов в секунду. В Верхнем водопаде Сент-Энтони в Миннеаполисе, самом северном шлюзе и плотине, средний расход составляет 12 000 кубических футов в секунду или 89 869 галлонов в секунду. В Новом Орлеане средний расход составляет 600 000 кубических футов в секунду.

Размер водораздела

Некоторым нравится измерять размер реки по размеру ее водораздела, то есть площади, дренируемой рекой и ее притоками. Река Миссисипи истощает площадь около 3.2 миллиона квадратных километров (1,2 миллиона квадратных миль), включая все или части 32 штатов и двух канадских провинций, что составляет около 40% континентальной части Соединенных Штатов. Водораздел реки Миссисипи является четвертым по величине в мире и простирается от гор Аллегейни на востоке до Скалистых гор на западе. Для сравнения, Амазонка истощает около 7,1 миллиона квадратных километров (2,7 миллиона квадратных миль).

Почему в полярных регионах так холодно « World Ocean Review

Почему в полярных регионах так холодно

> Климат в полярных регионах является результатом самоусиливающегося процесса. Поскольку солнечной энергии поступает так мало, вода замерзает и превращается в лед, который затем, как зеркало, отражает небольшое количество поступающей радиации. Многослойная сложная ветровая система, играющая решающую роль в погоде и климате на нашей планете, обусловлена ​​разницей в температуре и давлении между теплыми и ледяными регионами.

Холоднее не бывает

По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), самым холодным местом в мире является российская антарктическая научная станция Восток.Он был основан в 1957 году в центре Восточно-Антарктического ледяного щита, где он находится на высоте 3488 метров над уровнем моря. От здания станции до географического Южного полюса около 1300 километров. 21 июля 1983 года на стандартной высоте измерения в два метра надо льдом метеоролог станции измерил низкую температуру минус 89,2 градуса по Цельсию — официально самую низкую температуру, когда-либо непосредственно измеренную на Земле.
Но на высоте всего в несколько сантиметров над поверхностью Восточно-Антарктического ледяного щита температура воздуха падает еще больше.По спутниковым данным, полученным в период с 2004 по 2016 год, в районе ледникового щита южнее с большей высотой приповерхностная температура воздуха может опускаться до минус 98 градусов Цельсия.

2.1 > Удлиненные снежные гряды на Восточно-Антарктическом ледяном щите. Они называются застругами и образуются, когда ветер проносится над поверхностью в местах с несколько более твердым снегом, увлекая с собой рыхлые кристаллы снега и прорезая аэродинамические возвышения или борозды в ранее более высоком снежном покрове.

Дополнительная информация Уровни атмосферы

Тепловой двигатель климата Земли

Уникальное взаимодействие между солнцем, льдом, влажностью и ветром является ключом к чрезвычайно холодному климату в полярных регионах. Солнце является основной движущей силой погоды и климата на планете. Его излучение нагревает континенты, океаны и атмосферу.Интенсивность, с которой солнечные лучи падают на внешнюю границу земной атмосферы, остается довольно постоянной с тех пор, как в 2000 году начались спутниковые измерения. Но из-за сферической формы Земли не все места на ее поверхности получают одинаковое количество солнечного излучения. . Там, где лучи пересекаются с атмосферой под прямым углом, световая энергия имеет мощность 1361 ватт на квадратный метр (солнечная постоянная). Там, где солнечное излучение падает на атмосферу Земли под гораздо меньшим углом, как в полярных регионах, поступающая солнечная энергия на единицу площади существенно уменьшается.Причем излучение всегда падает только на ту сторону Земли, которая обращена к солнцу. Соответственно, глобальная средняя солнечная энергия, поступающая на верхнюю границу атмосферы, может быть рассчитана примерно как 340 ватт на квадратный метр. Гораздо меньшее количество тепла, достигающее полярных областей, можно проиллюстрировать на простом примере: если солнечный свет падает на антарктический континент под углом 30 градусов в безоблачный летний день, туда поступает только половина того количества энергии, которое попадает на поверхность вблизи экватора под углом 90 градусов.
Основная причина различий в поступлении тепла в течение года заключается в том, что Земля вращается в космосе, как волчок, и ее ось вращения не совсем перпендикулярна плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Вместо этого в настоящее время он наклонен под углом 23,4 градуса. Если бы ось Земли располагалась под прямым углом к ​​ее орбите, времен года не было бы. Однако из-за своего наклона северное полушарие обращено к солнцу в течение северного лета и получает больше солнечного света, но северной зимой оно наклонено в сторону от солнца и, таким образом, получает меньше излучения.В южном полушарии все наоборот.

2.3 > Ледяные и снежные поверхности в полярных регионах отражают до 90 процентов приходящей солнечной радиации обратно в космос, что приводит к охлаждению Земли.

Погода и климат
Для метеорологов «погода» означает текущие условия в нижних слоях атмосферы (тропосфере), а также краткосрочные изменения в определенное время и в определенном месте. Они используют измерения температуры, осадков, направления ветра и других параметров для описания этих условий. С другой стороны, термин «климат» относится к статистике погоды. Он использует статистические средние и экстремальные значения для описания погодных условий в каком-либо месте за период в 30 лет.

Времена года тем отчетливее, чем дальше от экватора, но это не единственные явления, которые можно объяснить наклоном планеты.Это также является причиной того, что солнце вообще не заходит в полярных регионах в определенное время года (полярный день) и почему оно остается скрытым за горизонтом (полярная ночь) в другое. На географических Северном и Южном полюсах полярная ночь длится почти полгода. Если двигаться от полюса к полярному кругу, продолжительность времени, в течение которого солнце не поднимается над горизонтом, неуклонно уменьшается, пока не достигнет всего 24 часов точно на полярном круге.
Таким образом, во время полярной ночи каждая полярная область полностью отрезана от солнечного источника тепловой энергии. Но даже в полярный день, период непрерывного солнечного света, лишь относительно небольшое количество солнечной энергии достигает арктических или антарктических районов из-за малого угла падения лучей. Таким образом, эти два явления составляют основу устойчивых холодных условий в северных и южных полярных регионах. Однако есть еще два важных фактора: альбедо и водяной пар.

 

Белый отражает

Одним из таких усиливающих или усиливающих факторов является отражательная способность поверхности Земли, называемая эффектом альбедо.Он определяет, какая часть падающей солнечной радиации отражается поверхностью Земли. Как правило, чем темнее или шероховатее поверхность, тем меньше излучения она отражает. Свежевспаханное поле может отражать около десяти процентов солнечной энергии; зеленые луга и пастбища могут составлять около 25 процентов. Светлые поверхности, такие как песок пустыни, имеют альбедо около 40 процентов, но все еще не приближаются к значениям отражения снега и льда. Например, свежевыпавший снег отражает до 90% падающей солнечной энергии.В зависимости от возраста и структуры поверхности морской лед может иметь альбедо от 50 до 70 процентов. Этот довольно большой диапазон частично обусловлен отложением с течением времени на поверхности льда частиц пыли и сажи, которые меняют свой цвет, особенно в Арктике. Льдины, с которых ветер сдул снежный слой, также имеют иную фактуру поверхности, чем льдины с затвердевшей снежной поверхностью. Свободный от снега ледниковый лед, например, отражает до 60% лучистой энергии, но при свежем снежном покрове альбедо больше.
Таким образом, общая ситуация для Арктики и Антарктики такова: в обоих регионах относительно небольшое количество солнечной энергии достигает поверхности Земли в течение длительных периодов времени из-за сферической формы Земли и наклона ее оси. Большая часть поступающей энергии сталкивается с белым льдом или снегом и в основном отражается. В результате она не запасается в виде тепловой энергии в земле или океане и, следовательно, не способствует нагреванию слоев воздуха у поверхности земли или моря. Таким образом, высокая отражательная способность снежных и ледяных поверхностей усиливает охлаждение в полярных регионах. Это означает, что в ответ на усиление холода образуется больше морского льда, что, в свою очередь, увеличивает общий уровень альбедо. Это приводит к еще большему отражению солнечной радиации. Исследователи климата называют такие самоусиливающиеся процессы положительной обратной связью.

2.4 > Температуры поверхности океана отражают сильный контраст между теплыми экваториальными областями и холодными полярными областями.Там, где море и воздух теплые, испаряется большее количество воды и образуются облака. Однако в более холодных районах скорость испарения низка.

Дополнительная информация Тепловой и радиационный баланс Земли

Водяной пар – невидимый регулятор тепла

Третьим фактором, связанным с возникновением холодного климата на полюсах, является водяной пар. Вода является чрезвычайно универсальным элементом нашей климатической системы. Он может испаряться, конденсироваться и замерзать и встречается в природе в трех физических состояниях: жидком (вода), замороженном (лед) и газообразном (водяной пар).
Этот невидимый газ без запаха образуется при испарении жидкой воды. Атмосфера Земли содержит около 13 триллионов кубометров воды. Это количество составляет около 0,001 процента доступной воды на Земле, при этом наибольшая доля воды в атмосфере находится в газообразном состоянии.Если бы весь водяной пар в атмосфере сконденсировался и выпал на поверхность в виде дождя, он покрыл бы весь земной шар слоем воды толщиной около 25 миллиметров. Тем не менее доля водяного пара в воздухе по массе составляет в среднем всего 0,25%.
Однако это среднее значение вводит в заблуждение, поскольку водяной пар очень неравномерно распределяется в атмосфере. Его концентрация быстро уменьшается с увеличением высоты, отчасти из-за того, что теплый воздух может содержать больше водяного пара, чем холодный. Соответственно, большое количество воды может быть преобразовано в водяной пар в теплых регионах и меньше в более холодных регионах. В полярных районах из-за низких температур испарение и содержание водяного пара в атмосфере зимой очень мало. Пароемкость атмосферы увеличивается с каждым градусом Цельсия температуры воздуха. Например, один кубический метр воздуха при температуре минус 20 градусов по Цельсию может содержать не более 1,1 грамма водяного пара. Однако если этот объем нагреть до плюс 20 градусов Цельсия, в нем может находиться максимум 17.2 грамма водяного пара.

2.5 > Над океанами постоянно испаряется большое количество воды, особенно в более теплых районах океана. Однако влага недолго остается в атмосфере. В течение десяти дней он снова выпадает на Землю в виде осадков.

Количество водяного пара, присутствующего в атмосфере в данный момент времени, обычно называют «влажностью». Когда метеорологи сообщают о высокой влажности, это означает, что воздух содержит большое количество водяного пара. Наиболее часто используемой мерой является относительная влажность в процентах. Поскольку данный объем воздуха при данной температуре и давлении может содержать только определенное максимальное количество водяного пара, мы говорим об относительной влажности 100%, когда достигается это максимальное количество.
По общему правилу при испарении воды над морем или на суше проходит не более десяти дней, прежде чем водяной пар снова выйдет из атмосферы в виде осадков. В отличие от углекислого газа, который может сохраняться в течение нескольких столетий, водяной пар довольно быстро покидает атмосферу, поэтому его называют короткоживущим.Тем не менее, водяной пар считается самым важным природным парниковым газом. Во-первых, это связано с тем, что он встречается в атмосфере в более высоких концентрациях, чем углекислый газ, метан или закись азота (веселящий газ). Во-вторых, его вклад в естественный парниковый эффект в два-три раза больше, чем у углекислого газа.
Климат Земли, и особенно климат полярных регионов, сильно зависит от наличия или отсутствия водяного пара. Атмосфера должна содержать водяной пар, прежде чем могут образоваться туман или облака.Однако водяной пар конденсируется только тогда, когда воздух перенасыщен газом, т. е. когда он содержит больше водяного пара, чем может физически удержать. Это перенасыщение происходит, когда теплые влажные воздушные массы поднимаются и охлаждаются, и, таким образом, теряют способность поглощать больше водяного пара. Газ конденсируется в мелкие капли или, при определенных обстоятельствах, в мелкие частицы льда, которые свободно парят в воздухе и обычно становятся видимыми с земли в виде облаков или тумана.
Есть два способа, которыми облака важны для глобального климата.Миллиарды капель воды, которые они содержат, преломляют солнечный свет сверху, предотвращая попадание этих лучей прямо на поверхность Земли. Вместо этого они отклоняются в разных направлениях. Некоторая часть даже убегает обратно в космос. Таким образом, в конечном итоге до земли доходит меньше солнечной радиации, чем если бы не было облачного покрова. Как следствие, облачный покров эффективно охлаждает Землю. Однако, с другой стороны, облака также блокируют восходящее от Земли длинноволновое тепловое излучение.Они поглощают большую часть этого теплового излучения и снова выделяют тепло во всех направлениях. Таким образом, облака также могут способствовать потеплению атмосферы. Какая из двух характеристик является доминирующей, зависит от типа облака. Облака чаще всего дифференцируются в зависимости от их высоты и формы. Заметно густые, низко висящие облака в первую очередь отражают падающий солнечный свет и охлаждают Землю. Высокие тонкие облака, напротив, пропускают солнечную радиацию. Впоследствии они блокируют уходящее тепловое излучение Земли и поглощают большую часть тепловой энергии.Эффект день-ночь тоже играет роль. Очевидно, что безоблачное небо обычно означает более высокую температуру в течение дня, потому что солнечные лучи беспрепятственны. Но ночью без облаков становится прохладнее, потому что поглощенная Землей тепловая энергия может снова беспрепятственно излучаться наружу.

Сублимированный воздух

Арктика и Антарктика принципиально различаются по влиянию облачности. В то время как густой туман и облачный покров часто наблюдаются летом в Арктике (к большому разочарованию полярников, которые обычно планируют свои экспедиции на лето), в Антарктиде они обычно образуются только в прибрежных районах.Воздух над центральной Антарктидой просто слишком холодный из-за ограниченного количества солнечной радиации и, следовательно, содержит слишком мало водяного пара для конденсации, чтобы образовать плотный облачный покров. Вместо этого, с усилением холода вся остаточная влага конденсируется в кристаллы льда и падает на землю в виде алмазной пыли. Таким образом, воздух по существу лиофилизирован, поэтому Антарктида считается самым сухим континентом в мире.
Для сравнения: в Германии ежегодно выпадает около 700 литров осадков на квадратный метр.Столько же зафиксировано и на метеостанции на Антарктическом полуострове. В прибрежной зоне моря Уэдделла, то есть вблизи немецкой антарктической исследовательской станции Ноймайер III, выпадает всего 300 литров осадков на квадратный метр, что эквивалентно слою снега толщиной около метра. С другой стороны, в центральной Антарктиде годовая норма осадков составляет менее 50 литров на квадратный метр на обширных территориях из-за чрезвычайно сухого воздуха. Только в исключительных случаях метеорологи сообщали о тонкой пелене облаков над Антарктическим ледяным щитом.Однако их недостаточно, чтобы поверхность льда не излучала небольшое количество падающего тепла обратно в космос, что приводит к дальнейшему охлаждению воздуха над Антарктидой.
С другой стороны, в Арктике водяной пар, облака и туман могут способствовать потеплению, особенно летом. Одной из причин этого является сокращение морского ледяного покрова в Северном Ледовитом океане летом. Белые льдины, дрейфующие зимой и весной и отражающие большую часть солнечной радиации, летом частично сменяются гораздо более темной морской поверхностью. Это поглощает до 90 процентов солнечной энергии, что вызывает повышение температуры поверхности моря. Поскольку это сопровождается соответствующим потеплением воздуха, атмосфера может поглощать больше влаги. Влажность увеличивается, так что для того, чтобы водяной пар сконденсировался и образовал облака или туман, требуются только мелкие частицы сажи, пыли или соли в воздухе.

Помимо того, что из него могут образовываться облака, водяной пар обладает еще одним существенным для теплового баланса и погодных условий свойством: он запасает тепловую энергию.Это тепло нельзя обнаружить с помощью термометра или ощутить на себе люди. Поэтому метеорологи называют это скрытым теплом. Ее иногда называют теплотой испарения, потому что ее значение точно соответствует энергии, первоначально необходимой для испарения воды. Однако особенность хранения тепла водяного пара заключается в том, что, как только пар конденсируется в капли воды в атмосфере, накопленное тепло от испарения снова высвобождается в виде энергии конденсации и нагревает окружающий воздух.В районах с высоким содержанием водяного пара в атмосфере этот эффект вызывает дополнительное потепление. В районах с низкой влажностью или небольшим количеством водяного пара в атмосфере этот эффект гораздо менее значителен.
В некоторых небольших впадинах на южном склоне Восточно-Антарктического ледникового щита недостаток водяного пара является одной из причин того, что там может быть даже холоднее, чем на научной станции Восток. В июле и августе слой воздуха непосредственно над ледниковым щитом становится настолько холодным, что, по научным расчетам, холоднее уже быть не может.Минус 98 градусов по Цельсию кажется самой низкой температурой, возможной на Земле в естественных условиях.
Чтобы воздух во впадинах стал таким холодным, необходимо выполнение ряда условий. Приходящая солнечная радиация должна отсутствовать в течение нескольких недель, что может происходить только в полярные ночи. Кроме того, воздух над заснеженным ледяным щитом не может содержать паров воды, которые могли бы отдавать тепло в случае конденсации или могли бы поглощать энергию отраженного от снега излучения и затем удерживаться в атмосфере.По словам исследователей, воздух в этом регионе зимой содержит так мало водяного пара, что его высота в водяном столбе составляет всего 0,04–0,2 миллиметра. В идеале содержание водяного пара должно быть менее 0,1 миллиметра. Кроме того, ветер должен быть очень слабым, а небо должно быть безоблачным в течение нескольких дней.
В этих условиях слой воздуха непосредственно над снегом ступенчато охлаждается. Он становится плотнее и тяжелее, медленно стекает вниз по склону и собирается во впадинах, где исследователям удалось обнаружить его со спутников.

2.6 > Поздней антарктической весной солнце снова поднимается над горизонтом и знаменует собой конец полярной ночи в Антарктиде. В большинстве прибрежных районов южного континента это длится около двух месяцев. Однако чем ближе человек приближается к Южному полюсу, тем дольше длится период темноты.

Ветры – движущие силы погоды

Глядя на полярные регионы глазами физика, Арктика и Антарктика представляют собой регионы, где недостаток солнечной радиации и высокая доля отражения тепла из-за эффекта альбедо приводят к тому, что температуры намного ниже, чем в других регионах земного шара. Мир.Различия в температуре сопровождаются различиями в плотности; холодные воздушные массы более плотные и, следовательно, тяжелее более теплых. Холодный воздух опускается вниз, а теплый поднимается вверх. Эти различия в плотности и результирующие движения воздуха вызваны различиями в атмосферном давлении в разных местах. Там, где воздух охлаждается и опускается, у земли образуется область высокого давления — явление, известное как в центральной Арктике, так и в Антарктике как полярный или холодный максимум. В районах с низким давлением, таких как тропики, напротив, теплый воздух поднимается вверх.
Эти атмосферные перепады температуры и давления между теплыми тропическими и холодными полярными регионами являются истинными «генераторами погоды» Земли. Они управляют крупными ветровыми и текущими системами Земли и, следовательно, глобальной циркуляцией воздуха. Все процессы в атмосфере направлены на выравнивание этих перепадов температур и контрастов давлений. Это означает, что теплые воздушные массы из тропиков мигрируют к полюсу на больших высотах, а холодные воздушные массы из полярных областей текут к экватору ближе к земле.
Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, пути различных воздушных масс на карте можно было бы рассматривать как прямые линии как у земли, так и на больших высотах. Но поскольку Земля вращается, каждый воздушный поток, движущийся из области высокого давления в область низкого давления, отклоняется вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. Этот эффект вызван силой Кориолиса — кажущейся силой, возникающей из-за вращения Земли. Он влияет как на воздушные, так и на океанские течения, увеличивается с широтой и является причиной того, что, например, пассаты в северном полушарии не распространяются по прямой линии прямо на юг к экватору из области высокого давления на 30 градусах северной широты. .Вместо этого они отклоняются вправо по отношению к направлению своего течения и поэтому несутся через Африку и Атлантику как северо-восточные ветры.

2.7 > Атмосферная циркуляция воздушных масс, окружающих земной шар, настолько сложна, что исследователи иногда используют эту сильно упрощенную модель. На нем показаны шесть циркуляционных ячеек и ветровых систем, образованных отклоненными потоками воздушных масс и почти идентичных в двух полушариях.

Сила Кориолиса также является причиной того, что воздух высоко над экватором, движущийся к полюсам, сильнее отклоняется вправо с каждым пройденным метром.Примерно на 30 градусах широты это отклонение настолько велико, что воздушные потоки текут параллельно линиям широты в виде сильных западных ветров или субтропических струйных течений и уже не могут выполнять свою актуальную задачу теплового баланса между экватором и столб. Вместо этого воздух, который к этому времени стал более прохладным, опускается и течет обратно к экватору у поверхности в виде пассатов. Так возникает пассатная циркуляция, также называемая циркуляцией Хэдли в честь британского метеоролога-любителя Джорджа Хэдли (1685–1768), между экватором и 30 градусами широты как в северном, так и в южном полушариях.В простом идеализированном описании это называется закрытой ячейкой.
Очень похожая схема циркуляции, называемая полярной ячейкой, формируется над северными и южными полярными регионами. Здесь из-за охлаждения холодный тяжелый воздух в центре опускается (область высокого давления), а затем течет у поверхности к полярному кругу (область низкого давления). Опять же, сила Кориолиса действует так, что воздушные потоки становятся полярными восточными ветрами. Однако на пути к полярному кругу воздух достаточно прогревается, чтобы подниматься и возвращаться к полюсу на большой высоте в виде противотока.
Между двумя гомологичными системами клеток Хэдли и полярными ячейками есть место для третьей системы, называемой ячейкой Феррела, названной в честь американского метеоролога Уильяма Феррела (1817–1891). При этом воздушные массы циркулируют в обратном направлении. Это означает, что приземный воздух здесь переносится к полюсу и отклоняется вправо (в северном полушарии), так что ветры дуют с запада. Поэтому эту зону называют преобладающими западными ветрами.Однако, в отличие от полярной ячейки или ячейки Хэдли, турбулентность в воздушных массах этой зоны создает ячейки низкого давления, которые перемещаются взад и вперед в виде волн и вызывают некоторую нестабильность циркуляции. Эта нестабильность связана с большим температурным контрастом между тропиками и полярными областями, который не может быть уравновешен напрямую из-за сильной силы Кориолиса. Вместо этого природа использует области высокого и низкого давления, которые, подобно гребному колесу, перекачивают теплый воздух на север, а полярный воздух — на юг, на противоположную сторону впадины.По этой причине то, что метеорологи обычно называют погодой, происходит только в районе ячейки Феррела. В других ячейках времена года, а не погода, как правило, определяют метеорологические явления.
В лабораторных экспериментах ученые проверили, как изменилась бы атмосферная циркуляция, если бы планета быстрее вращалась вокруг своей оси. Результаты показывают, что увеличение силы Кориолиса приведет к образованию пяти клеток в каждом полушарии. Если бы Земля вращалась гораздо медленнее, то между полюсом и экватором была бы только одна ячейка, в которой воздушные массы затем текли бы прямо из тропиков к полюсам и обратно.Такой вид одноклеточного кровообращения встречается, например, на Венере.

Защитные вихри

Большое значение для полярных районов имеют ветровой и текущий режимы атмосферной циркуляции. До сих пор они очень надежно предотвращали попадание теплых воздушных масс в центры арктических или антарктических регионов. Чтобы понять, как ветры защищают полярные районы, мы должны более внимательно изучить атмосферу в полярных районах.
Воздух над полярными областями резко остывает осенью и зимой (полярная ночь) и опускается к поверхности Земли. Если у поверхности образуется область высокого давления, полярный антициклон, то выше, на высоте от восьми до десяти километров, создается область депрессии. Он может простираться на высоту до 50 километров и известен как стратосферный полярный вихрь. Воздушные массы этого вихря окружены и скреплены сильным западным ветром, называемым струей полярной ночи.Это происходит потому, что в стратосфере действуют те же принципы течения, что и в нижележащей тропосфере.
То есть воздух всегда течет из области высокого давления, в данном случае из области высокого давления верхнего уровня над экватором, в область низкого давления, в данном случае из области низкого давления верхнего уровня над полярными областями. Однако воздушный поток, движущийся к полюсу, снова отклоняется вправо из-за вращения Земли, что для северного полушария приводит к созданию западного ветра.Таким образом, полярная ночная струя располагается на высоте более десяти километров и дует с запада на восток, полностью опоясывая Северный полюс. Ветер достигает наибольшей скорости на широте около 60 градусов. Здесь он образует своего рода барьер, изолирующий высотную полярную область пониженного давления от воздушных масс, поступающих из экваториальной области, препятствуя тем самым продвижению высотных теплых воздушных масс дальше к полюсу.
В течение зимы струя полярной ночи набирает силу, так как с усилением охлаждения в стратосфере больше воздушных масс в области низкого давления площадь продолжает опускаться, позволяя большему количеству воздуха поступать внутрь, что увеличивает силу ветра.Однако, как только первые весенние лучи солнца достигают полярных областей, воздух в области низкого давления нагревается. Различия в плотности и давлении уравновешиваются, и ветер снова ослабевает.

Сравнивая стратосферный полярный вихрь в Арктике с антарктическим, можно отметить, что ветер на юге имеет более круговую траекторию и значительно сильнее, чем на крайнем севере. В обычный зимний день ветры антарктической полярной ночной струи могут достигать скорости до 80 метров в секунду.Это равно 288 километрам в час. Напротив, в северном полушарии они дуют со средней скоростью всего 180 километров в час. Кроме того, стратосферный полярный вихрь над Антарктикой значительно больше, а температуры в его недрах ниже, чем на севере.
Тот факт, что два стратосферных полярных вихря столь различны по своему характеру, отчасти обусловлен волнами Россби, которые также называются в специальной литературе планетарными волнами.Это большие массы воздуха в тропосфере, которые блуждают по земному шару с западными ветрами. Такая воздушная масса обладает определенной завихренностью (силой вращения) за счет силы Кориолиса, связанной с ее собственным вращением. Скорость вращения воздушной массы зависит от географической широты, по которой она движется, поскольку сила Кориолиса становится сильнее по мере удаления от экватора. Воздушные массы, образующиеся в более высоких широтах, в основном вращаются быстрее, чем в более низких широтах.
Если такая вращающаяся масса воздуха встречает при своем меандрировании гору или высокое плоскогорье, как, например, Скалистые горы в США, или Урал в России, или высокий ледяной щит Гренландии, то она отклоняется препятствием вверх. Когда это происходит, воздушная масса поднимается, а также вынуждает вышележащие воздушные массы подниматься на большую высоту. При этом подъеме меняется завихренность воздушной массы и она отклоняется к экватору. Здесь расстояние до оси Земли больше, чем на исходной меандровой траектории воздушной массы.Завихренность воздушной массы больше не соответствует завихренности, зависящей от широты, в ее новом местоположении. В результате направление движения воздушной массы меняется обратно к полюсу. Он выходит за пределы своей первоначальной географической широты в противоположном направлении, а затем снова возвращается из-за противоположного эффекта. Таким образом, устанавливается колебательный паттерн.

2.8 > Полярная ночная струя представляет собой полосу ветра в стратосфере, которая питается воздушными массами, текущими на больших высотах из экваториальной области в высокие северные широты.С другой стороны, полярный струйный поток извивается через тропосферу на один уровень атмосферы ниже.

Масса воздуха, изначально находившаяся на 50-м градусе северной широты, может колебаться взад и вперед в пределах тропосферы между 40 и 60 градусами, ее путь образует волнообразную линию, извивающуюся вокруг всего земного шара. Это волна Россби, названная в честь американского метеоролога Карла-Густава Арвида Россби (1898–1957).
Поскольку волна Россби также распространяется вверх, то при определенных условиях ее воздействие может распространяться в стратосферу и разрушать полярный вихрь до такой степени, что он ослабевает или даже полностью разрушается. Если этот естественный барьер будет устранен, теплый воздух из средних широт может поступать внутрь и приводить к быстрому потеплению стратосферной полярной области. В Арктике такой всплеск и связанное с ним резкое повышение температуры в стратосфере ученые наблюдают примерно раз в два года.Наличие гор, а также резкие перепады температур между сушей и поверхностью моря в северном полушарии способствуют образованию сильных планетарных волн.
Однако до сих пор исследователи не смогли предсказать, какие волны могут быть разрушительными для стратосферного полярного вихря или когда можно ожидать всплеск. В южном полушарии, напротив, нет чрезвычайно высоких гор, кроме Анд. Кроме того, значительная часть южного полушария покрыта морями, препятствующими образованию планетарных волн.С начала наблюдений был только один случай резкого потепления зимней стратосферы Антарктиды. Это было в сентябре 2002 года.

2.9 > Две стороны полярного струйного течения: Когда полярный вихрь вращается на полную мощность в стратосфере, ветры в тропосфере дуют параллельно экватору и эффективно препятствуют продвижению теплых воздушных масс в Арктику. Но если полярный вихрь слабее, то течение струйного течения начинает извиваться.В результате холодный полярный воздух проникает на юг через Северную Америку и Сибирь, а влажный мягкий воздух над Северной Атлантикой мигрирует в Арктику.

 

Стена ветра

Помимо стратосферного полярного вихря и связанной с ним полярной ночной струи, полярные регионы обладают еще одним атмосферным защитным экраном, называемым тропосферным полярным вихрем. Этому также сопутствует сильный ветер, который по-разному называют струйным течением полярного фронта, полярным струйным течением или просто струйным течением.В зависимости от сложившихся погодных условий этот ветровой пояс лежит примерно на восьми километрах над уровнем моря между 40-м и 60-м градусами широты, т. е. над зоной западных ветров. В северном полушарии скорость ветра здесь может колебаться от 200 до 500 километров в час и сохраняется в течение всего года.
Пока северное струйное течение обдувает Арктику в полную силу параллельно экватору, оно препятствует продвижению теплых влажных воздушных масс с юга в северную полярную область, как это делает полярная ночная струя в стратосфере.В то же время он блокирует продвижение холодного арктического воздуха в средние широты. На струйный поток постоянно воздействуют волны Россби. В конечном итоге они способствуют нашим еженедельным изменениям погодных условий, поскольку они иногда становятся сильнее, иногда слабее и меняют свое положение. Области высокого и низкого давления, которые определяют нашу погоду, формируются в пиках или долинах волн.

2.10 > Исключительная атмосферная ситуация: В конце февраля 2018 года в Арктике наблюдалась необычная жара.Полярный вихрь раскололся, что привело к ослаблению струйного течения и позволило проникнуть теплому воздуху далеко в Арктику. В Лабрадорском море и в сибирской части Северного Ледовитого океана температура воздуха поднималась до 15 градусов тепла выше нормы. В то же время Центральная Европа переживала периоды сильного холода.

Зимой сила и устойчивость струйного течения в тропосфере отчасти зависят от устойчивости полярного вихря в вышележащей стратосфере.Волны Россби, способные разрушить стратосферный полярный вихрь и вызвать резкое потепление полярной стратосферы, также изменяют струйное течение в тропосфере. Ветер в тропосфере ослабевает и принимает извилистое течение над северным полушарием. В результате над Северной Америкой и Северной Европой тропосферный вихрь расширяется к югу, и холодный полярный воздух может глубже проникать в Северную Америку и Центральную Европу. Над Восточной Гренландией он отступает далеко на север, позволяя влажному и теплому воздуху мигрировать в арктический регион.
Например, в феврале 2018 года в северном полушарии возникла такая исключительная атмосферная ситуация. В то время волны Россби смогли расколоть полярный вихрь, что вызвало быстрое нагревание стратосферы над арктическим регионом до температур до 50 градусов по Цельсию. Это, в свою очередь, вызвало ослабление струйного течения полярного фронта в нижележащей тропосфере, что имело далеко идущие последствия. В то время как Центральная Европа страдала от экстремальных холодов в феврале, даже в Риме выпадал снег, в Арктике преобладали умеренные весенние температуры, несмотря на полярную ночь.В Сибири температуры временами достигали значений до 35 градусов тепла выше нормы февраля. Метеостанция на мысе Моррис Джесуп, самой северной точке Гренландии, зафиксировала десять зимних дней подряд, когда температура не опускалась ниже точки замерзания. А у западного побережья Аляски треть морского льда, обычно присутствующего в это время года, растаяла за восемь дней.

2.12 > Питерак проносится через гренландское поселение Тинитекилаак. Порывы этого стокового ветра могут достигать скорости до 300 километров в час.

Дом метели

Антарктида не только самый холодный континент в мире, но и возглавляет список самых ветреных регионов. На французской исследовательской станции Дюмон-д’Юрвиль, например, в июле 1972 года ученые зафиксировали пиковую скорость ветра 327 километров в час. Это более чем в два раза превышает силу ураганных ветров.Ураган определяется как ветер со средней скоростью 120 километров в час и более.
Документация о таких высоких скоростях ветра в прибрежном районе Антарктиды не случайна. Помимо глобальных ветровых систем, ледяной континент создает свою собственную локальную ветровую систему, которая вынуждает исследователей оставаться взаперти на своих станциях, особенно зимой, и которая в значительной степени ответственна за образование морского льда в Южном океане.
Ветры обычно возникают, когда воздушные массы перетекают из области высокого давления в область низкого давления, чтобы компенсировать разницу в давлении.Однако воздушная масса может прийти в движение и за счет собственного веса — например, когда она станет холоднее и тяжелее окружающих воздушных масс и в результате опустится. Приповерхностный слой воздуха над Антарктическим ледяным щитом особенно плотный и тяжелый из-за его высоты, низкого поступления солнечной радиации и сильного радиационного охлаждения льда. Охлажденные воздушные массы образуют над центральным ледяным щитом тяжелый слой толщиной 300 метров. Поскольку ледяной щит не имеет плоской поверхности, а обрывается по краям, этот чрезвычайно холодный и тяжелый воздух из Центральной Антарктиды в какой-то момент начинает скользить по склонам к берегам.Он набирает скорость исключительно за счет собственного веса и крутизны склона.

2.11 > Французская исследовательская станция Дюмон-д’Юрвиль на острове Петрель на Земле Адели — одно из самых ветреных мест Антарктиды. В частности, зимой воздушные массы, остывшие над Восточно-Антарктическим ледниковым щитом, обрушиваются на море в виде нисходящих (стоковых) ветров.

Белая мгла
Полярные ученые называют «белой мглой» состояние, при котором туман, облака или метель ограничивают видимость до такой степени, что ни контуры, ни горизонт не могут быть различимы ни в каком направлении.

Однако холодный несущийся воздух по-настоящему начинает набирать скорость, когда его путь к побережью частично преграждают горы. Когда это происходит, вся воздушная масса должна протискиваться через узкие долины, что чрезвычайно ускоряет воздушный поток. В крайних случаях, когда эти ветры, называемые стоковыми ветрами, достигают побережья, они могут достигать силы шторма или даже урагана. Этот технический термин происходит от греческого префикса ката, что означает «нисходящий» или «вниз».
Полярные исследователи сообщают, что стоковые ветры могут возникать неожиданно из ниоткуда. В какой-то момент условия работы на леднике или шельфовом леднике могут быть совершенно безветренными, а через пять минут, без предупреждения, ураган может пронестись по льду и привести к состоянию, известному как белая мгла.
Однако столь же резко ветер может снова стихнуть — в зависимости от площади ледяной поверхности, над которой образовался холодный воздух. Однако в экстремальных случаях такой ветер может сохраняться в течение нескольких дней с устойчивыми высокими скоростями.

2.13 > (1) Катабатические ветры образуются, когда приповерхностный воздух над ледяным щитом охлаждается и, таким образом, становится более плотным и тяжелым. (2) Затем воздушная масса скатывается вниз по склону под действием собственного веса, (3) набирает скорость на своем пути по узким долинам и (4) отталкивает рыхлые льдины от берега в море, где воздушная масса отклоняется и замедляется прибрежными ветрами.

Эти исключительные ветры чаще всего возникают в прибрежном районе Земли Адели, самой ветреной части Антарктиды, где находится французская исследовательская станция Дюмон-д’Юрвиль.Это связано с топографией местности. Здесь холодный воздух с большой площади Восточной Антарктиды стекает по ледяному щиту, и вновь образовавшиеся холодные воздушные массы могут стекать вниз в любое время, особенно зимой. Кроме того, горы направляют воздушные потоки через узкие долины, что с каждым разом усиливает их силу.
Катабатические ветры, кстати, бывают и за пределами Антарктиды — например, на окраинах обширного Гренландского ледникового щита, где приповерхностный слой воздуха над высокими плато охлаждается до температуры от минус 20 до минус 40 градусов по Цельсию в зима.Самые сильные ветры Гренландии дуют на юго-восточном побережье, в районе города Тасиилак. Штормовые ветры могут дуть со скоростью до 300 километров в час, а из-за большой опасности туземцы называют их «питерак», что на их местном языке означает «то, что нападает на вас».
27 апреля 2013 г. такой ветер не только сдул снег с больших участков ледяного покрова. Преодолев 85-километровый фьорд Сермилик, piteraq также столкнул весь морской лед и ледниковый лед, плавающий во фьорде, в море, так что после шторма фьорд практически освободился ото льда.

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт. Если вам еще не исполнилось 16 лет, и вы хотите дать согласие на дополнительные услуги, вы должны спросить разрешения у своих законных опекунов. Мы используем файлы cookie и другие технологии на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт.Персональные данные (например, IP-адреса) могут обрабатываться, например, для персонализированной рекламы и контента или измерения рекламы и контента. Более подробную информацию об использовании ваших данных вы можете найти в нашей политике конфиденциальности. Вы можете отменить или изменить свой выбор в любое время в настройках.