Ячейка Хэдли

Тропическая циркуляция атмосферы

Средняя вертикальная скорость (в паскалях в секунду) на высоте давления 500 гПа в июле с 1979 по 2001 г. Подъем (отрицательные значения) сосредоточен вблизи солнечного экватора, тогда как спуск (положительные значения) более размыт; их распределение является отпечатком восходящей и нисходящей ветвей циркуляции Хэдли.

Ячейка Хэдли , также известная как циркуляция Хэдли , представляет собой тропическую атмосферную циркуляцию глобального масштаба , при которой воздух поднимается около экватора , течет к полюсу около тропопаузы на высоте 12–15 км (7,5–9,3 мили) над поверхностью Земли, охлаждается и опускается в субтропиках на широте около 25 градусов, а затем возвращается к экватору около поверхности. Это термически прямая циркуляция в тропосфере , которая возникает из-за различий в инсоляции и нагреве между тропиками и субтропиками. В среднем за год циркуляция характеризуется ячейкой циркуляции по обе стороны экватора. Ячейка Хэдли в южном полушарии в среднем немного сильнее, чем ее северный аналог, и немного простирается за экватор в северное полушарие. В летние и зимние месяцы в циркуляции Хэдли доминирует одна кросс-экваториальная ячейка с воздухом, поднимающимся в летнем полушарии и опускающимся в зимнем полушарии. Аналогичные циркуляции могут происходить во внеземных атмосферах , например, на Венере и Марсе .

Глобальный климат в значительной степени зависит от структуры и поведения циркуляции Хэдли. Преобладающие пассаты являются проявлением нижних ветвей циркуляции Хэдли, объединяя воздух и влагу в тропиках, образуя Зону внутритропической конвергенции (ЗВТК), где находятся самые сильные дожди на Земле. Сдвиги в ЗВТК, связанные с сезонной изменчивостью циркуляции Хэдли, вызывают муссоны . Тонущие ветви ячеек Хэдли приводят к образованию океанических субтропических хребтов и подавляют выпадение осадков; многие из пустынь и засушливых регионов Земли расположены в субтропиках, совпадающих с положением тонущих ветвей. Циркуляция Хэдли также является ключевым механизмом меридионального переноса тепла, углового момента и влаги, способствуя субтропическому струйному течению , влажным тропикам и поддержанию глобального теплового равновесия .

Циркуляция Хэдли названа в честь Джорджа Хэдли , который в 1735 году постулировал существование охватывающих полушария ячеек циркуляции, вызванных различиями в нагреве, чтобы объяснить пассаты. Другие ученые позже разработали аналогичные аргументы или критиковали качественную теорию Хэдли, предоставив более строгие объяснения и формализм. Существование широкой меридиональной циркуляции типа, предложенного Хэдли, было подтверждено в середине 20-го века, когда регулярные наблюдения за верхней тропосферой стали доступны с помощью радиозондов . Наблюдения и моделирование климата показывают, что циркуляция Хэдли расширилась к полюсам по крайней мере с 1980-х годов в результате изменения климата , с сопутствующей, но менее определенной интенсификацией циркуляции; эти изменения были связаны с тенденциями в региональных погодных условиях. Модельные прогнозы предполагают, что циркуляция будет расширяться и ослабевать в течение 21-го века из-за изменения климата.

Механизм и характеристики

В среднем циркуляция Хэдли состоит из двух ячеек в северном и южном полушариях, которые обеспечивают циркуляцию воздуха в тропиках .

Циркуляция Хэдли описывает широкое, термически прямое, ^[a] и меридиональное ^[b] переворачивание воздуха в тропосфере над низкими широтами . ^[2] В глобальной атмосферной циркуляции меридиональный поток воздуха , усредненный вдоль линий широты, организован в циркуляции восходящих и нисходящих движений, связанных с движением воздуха к экватору или полюсу, называемыми меридиональными ячейками. К ним относятся заметные «ячейки Хэдли», сосредоточенные над тропиками , и более слабые « ячейки Феррелла », сосредоточенные над средними широтами . ^[3] Ячейки Хэдли возникают из-за контраста инсоляции между теплыми экваториальными регионами и более холодными субтропическими регионами . Неравномерный нагрев поверхности Земли приводит к областям восходящего и нисходящего воздуха. В течение года экваториальные регионы поглощают больше радиации от Солнца, чем излучают . На более высоких широтах Земля испускает больше радиации, чем получает от Солнца. Без механизма обмена теплом меридионально экваториальные регионы будут нагреваться, а более высокие широты будут постепенно охлаждаться в неравновесии . Широкий подъем и спуск воздуха приводит к силе градиента давления , которая управляет циркуляцией Хэдли и другими крупномасштабными потоками как в атмосфере, так и в океане , распределяя тепло и поддерживая глобальное долгосрочное и субсезонное тепловое равновесие . ^[4]

Циркуляция Хэдли охватывает почти половину поверхности Земли, простираясь примерно от тропика Рака до тропика Козерога . ^[4] По вертикали циркуляция занимает всю глубину тропосферы. ^[5] Ячейки Хэдли, составляющие циркуляцию, состоят из воздуха, переносимого пассатами к экватору в нижней тропосфере, который поднимается при нагревании вблизи экватора, вместе с воздухом, движущимся к полюсу в верхней тропосфере. ^[6] Воздух, который перемещается в субтропики, охлаждается, а затем опускается, прежде чем вернуться к экватору в тропики; ^[7] положение опускающегося воздуха, связанное с ячейкой Хэдли, часто используется в качестве меры меридиональной ширины глобальных тропиков. ^[8] Возврат воздуха к экватору и сильное влияние нагрева делают ячейку Хэдли термически обусловленной и замкнутой циркуляцией. ^[7] Из-за подъема воздуха вблизи экватора и опускания воздуха на более высоких широтах, градиент давления развивается вблизи поверхности с более низким давлением вблизи экватора и более высоким давлением в субтропиках; это обеспечивает движущую силу для экваториального потока в нижней тропосфере. Однако высвобождение скрытого тепла , связанное с конденсацией в тропиках, также ослабляет уменьшение давления с высотой, что приводит к более высокому давлению наверху в тропиках по сравнению с субтропиками для данной высоты в верхней тропосфере; этот градиент давления сильнее, чем его приповерхностный аналог, и обеспечивает движущую силу для полюсного потока в верхней тропосфере. ^[9] Ячейки Хэдли чаще всего идентифицируются с использованием взвешенной по массе, зонально-усредненной функции потока меридиональных ветров, но их также можно идентифицировать с помощью других измеримых или выводимых физических параметров, таких как потенциал скорости или вертикальная составляющая ветра на определенном уровне давления . ^[10]

При заданной широте и уровне давления функция тока Стокса , характеризующая циркуляцию Хэдли, определяется выражением ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle p}$

${\displaystyle \psi (\phi ,p)={\frac {2\pi a\cos \phi }{g}}\int _{0}^{p}[v(\phi ,p)]\,dp}$

где — радиус Земли , — ускорение, вызванное силой тяжести Земли , и — зонально усредненный меридиональный ветер на заданной широте и уровне давления. Значение дает интегрированный меридиональный поток массы между заданным уровнем давления и верхней частью атмосферы Земли, причем положительные значения указывают на перенос массы на север. ^[11] Сила ячеек Хэдли может быть количественно определена на основе включения максимальных и минимальных значений или средних значений функции потока как в целом, так и на различных уровнях давления. Интенсивность ячеек Хэдли также может быть оценена с использованием других физических величин, таких как потенциал скорости, вертикальная составляющая ветра, перенос водяного пара или полная энергия циркуляции. ^[12] ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle g}$ ${\displaystyle [v(\phi ,p)]}$ ${\displaystyle \psi }$ ${\displaystyle \psi }$

Структура и компоненты

Структуру циркуляции Хэдли и ее компонентов можно вывести, построив график зональных и временных средних глобальных ветров по всей тропосфере. В более коротких временных масштабах отдельные погодные системы возмущают поток ветра. Хотя структура циркуляции Хэдли меняется в зависимости от сезона, когда ветры усредняются ежегодно (с точки зрения Эйлера ), циркуляция Хэдли примерно симметрична и состоит из двух похожих ячеек Хэдли, по одной в северном и южном полушариях, разделяя общую область восходящего воздуха вблизи экватора; ^[1] однако ячейка Хэдли в южном полушарии сильнее. ^[13] Ветры, связанные с ежегодно усредненной циркуляцией Хэдли, составляют порядка 5 м/с (18 км/ч; 11 миль/ч). ^[1] Однако при усреднении движений воздушных пакетов в отличие от ветров в фиксированных местах ( с точки зрения Лагранжа ), циркуляция Хэдли проявляется как более широкая циркуляция, которая простирается дальше к полюсам. ^[14] Каждую ячейку Хэдли можно описать четырьмя основными ветвями воздушного потока в тропиках: ^{[15] [16]}

• Экваториальная, нижняя ветвь в планетарном пограничном слое
• Восходящая ветвь вблизи экватора
• Верхняя ветвь в верхней тропосфере, направленная к полюсу
• Нисходящая ветвь в субтропиках

Схождение ветров вблизи экватора приводит к образованию внутритропической зоны конвергенции, заставляющей воздух подниматься и формирующей восходящую ветвь циркуляции Хэдли.

Пассаты в низких широтах как северного, так и южного полушарий Земли собирают воздух в направлении экватора, создавая пояс низкого атмосферного давления, характеризующийся обильными штормами и сильными осадками, известный как зона внутритропической конвергенции (ЗВТ). ^{[4] [17]} Это экваториальное движение воздуха вблизи поверхности Земли составляет нижнюю ветвь ячейки Хэдли. ^[18] Положение ЗВТ зависит от тепла температуры поверхности моря (ТПМ) вблизи экватора и силы кросс-экваториальных градиентов давления. В целом, ЗВТ расположена вблизи экватора или смещена в сторону летнего полушария, где находятся самые теплые ТПМ. ^{[19] [20]} В среднем за год восходящая ветвь циркуляции Хэдли слегка смещена в сторону Северного полушария, от экватора. ^[13] Из-за силы Кориолиса пассаты отклоняются в противоположном направлении вращения Земли, дуя частично на запад, а не прямо к экватору в обоих полушариях. Нижняя ветвь накапливает влагу в результате испарения через тропические океаны Земли. ^[21] Более теплая среда и сходящиеся ветры заставляют увлажненный воздух подниматься около экватора, что приводит к образованию восходящей ветви ячейки Хэдли. ^[4] Восходящее движение дополнительно усиливается за счет высвобождения скрытого тепла , поскольку подъем влажного воздуха приводит к образованию экваториальной полосы конденсации и осадков . ^{[3] [21]} Восходящая ветвь циркуляции Хэдли в основном происходит во время гроз, занимающих всего около одного процента площади поверхности тропиков. ^[22] Перенос тепла в восходящей ветви циркуляции Хэдли осуществляется наиболее эффективно горячими башнями  – кучево-дождевыми облаками, несущими сильные восходящие потоки , которые не смешиваются с более сухим воздухом, обычно встречающимся в средней тропосфере, и, таким образом, допускают перемещение воздуха из очень влажной тропической нижней тропосферы в верхнюю тропосферу. Для поддержания вертикального переноса тепла, демонстрируемого циркуляцией Хэдли, требуется около 1500–5000 горячих башен ежедневно вблизи региона ITCZ. ^[23]

Подъем воздуха происходит в верхней тропосфере на высоту 12–15 км (7,5–9,3 мили), после чего воздух расходится наружу от ITCZ ​​и к полюсам. ^[24] Верхняя часть ячейки Хэдли устанавливается высотой тропопаузы , поскольку стабильная стратосфера выше препятствует дальнейшему подъему воздуха. ^[25] Воздух, поднимающийся из низких широт, имеет более высокий абсолютный угловой момент относительно оси вращения Земли. Расстояние между атмосферой и осью Земли уменьшается к полюсу; для сохранения углового момента движущиеся к полюсу воздушные частицы должны ускоряться в восточном направлении. ^[26] Эффект Кориолиса ограничивает протяженность циркуляции Хэдли в направлении полюса, ускоряя воздух в направлении вращения Земли и образуя струйный поток, направленный зонально, а не продолжающий поток воздуха к полюсу на полярной границе каждой ячейки Хэдли. ^{[27] [28]} Принимая во внимание только сохранение углового момента, часть воздуха, находящаяся в состоянии покоя вдоль экватора, к тому времени, как она достигнет широты 30°, разгонится до зональной скорости 134 м/с (480 км/ч; 300 миль/ч). Однако мелкомасштабная турбулентность вдоль пути части к полюсу и крупномасштабные вихри в средних широтах рассеивают угловой момент. ^[29] Струя, связанная с ячейкой Хэдли в Южном полушарии, сильнее, чем ее северный аналог из-за более сильной интенсивности ячейки в Южном полушарии. ^[30] Более прохладные, более высокие широты приводят к охлаждению воздушных частиц, что в конечном итоге заставляет воздух, направленный к полюсу, опускаться. ^[26] Когда движение воздуха усредняется ежегодно, нисходящая ветвь ячейки Хэдли расположена примерно над 25-й параллелью северной широты и 25-й параллелью южной широты . ^[1] Затем влага в субтропиках частично переносится вихрями к полюсу, а частично — к экватору нижней ветвью ячейки Хэдли, где она позднее переносится к ITCZ. ^[31] Хотя зонально-усредненная ячейка Хэдли организована в четыре основные ветви, эти ветви представляют собой скопления более концентрированных воздушных потоков и областей переноса масс. ^[32]

Несколько теорий и физических моделей пытались объяснить широтную ширину ячейки Хэдли. ^[33] Модель Хелда–Хоу обеспечивает одно теоретическое ограничение на меридиональную протяженность ячеек Хэдли. Предполагая упрощенную атмосферу, состоящую из нижнего слоя, подверженного трению с поверхностью Земли, и верхнего слоя, свободного от трения, модель предсказывает, что циркуляция Хэдли будет ограничена в пределах 2500 км (1600 миль) от экватора, если участки не имеют никакого чистого нагрева в пределах циркуляции. ^[2] Согласно модели Хелда–Хоу, широта полярного края ячейки Хэдли масштабируется в соответствии с ${\displaystyle \phi }$

${\displaystyle \phi \propto {\sqrt {\frac {g\Delta \theta H_{t}}{\Omega ^{2}a^{2}\theta _{0}}}}}$

где — разница в потенциальной температуре между экватором и полюсом в лучистом равновесии, — высота тропопаузы, — скорость вращения Земли, — опорная потенциальная температура. ^[33] Другие совместимые модели предполагают, что ширина ячейки Хэдли может масштабироваться с другими физическими параметрами, такими как вертикально усредненная частота Бранта–Вяйсяля в тропосфере или скорость роста бароклинных волн, испускаемых ячейкой. ^[34] ${\displaystyle \Delta \theta }$ ${\displaystyle H_{t}}$ ${\displaystyle \Omega }$ ${\displaystyle \theta _{0}}$

Сезонность и изменчивость

Среднегодовая и месячная функция потока Стокса, основанная на значениях за 1991–2020 гг. из повторного анализа NCEP/NCAR ; ячейки Хэдли — это две противоположно вращающиеся ячейки, прилегающие к экватору.

Циркуляция Хэдли значительно меняется в зависимости от сезонных изменений. Около равноденствия весной и осенью как в северном, так и в южном полушарии циркуляция Хэдли принимает форму двух относительно более слабых ячеек Хэдли в обоих полушариях, разделяя общую область подъема над ITCZ ​​и перемещая воздух вверх к соответствующему полушарию каждой ячейки. ^[4] Однако ближе к солнцестояниям циркуляция Хэдли переходит в более единичную и сильную кросс-экваториальную ячейку Хэдли с воздухом, поднимающимся в летнем полушарии и в целом опускающимся в зимнем полушарии. ^{[4] [35]} Переход между двухъячеечной и одноячеечной конфигурацией происходит резко, и в течение большей части года циркуляция Хэдли характеризуется одной доминирующей ячейкой Хэдли, которая переносит воздух через экватор. ^[36] В этой конфигурации восходящая ветвь расположена в тропических широтах более теплого летнего полушария, а нисходящая ветвь расположена в субтропиках более прохладного зимнего полушария. ^[37] Две ячейки по-прежнему присутствуют в каждом полушарии, хотя ячейка зимнего полушария становится гораздо более заметной, в то время как ячейка летнего полушария смещается к полюсу. ^[38] Усиление ячейки зимнего полушария связано с увеличением крутизны градиентов геопотенциальной высоты , что приводит к ускорению пассатов и более сильным меридиональным потокам. ^[39] Наличие континентов ослабляет температурные градиенты в летнем полушарии, подчеркивая контраст между ячейками Хэдли полушарий. ^[40] Данные повторного анализа за 1979–2001 гг. показали, что доминирующая ячейка Хэдли в бореальное лето простиралась в среднем от 13° ю.ш. до 31° с.ш. ^{[41] [c]} Как в бореальные, так и в южные зимы Индийский океан и западная часть Тихого океана вносят наибольший вклад в восходящие и нисходящие движения в зонально-усредненной циркуляции Хэдли. Однако вертикальные потоки над Африкой и Америкой более выражены в бореальную зиму. ^{[42] [43]}

В более длительных межгодовых временных масштабах изменения в циркуляции Хэдли связаны с изменениями в Эль-Ниньо – Южном колебании (ENSO), которое влияет на положение восходящей ветви; ^{[44] [45]} реакция циркуляции на ENSO нелинейна, с более выраженной реакцией на события Эль-Ниньо, чем на события Ла-Нинья . ^[45] Во время Эль-Ниньо циркуляция Хэдли усиливается из-за повышенного тепла верхней тропосферы над тропической частью Тихого океана и результирующего усиления потока к полюсу. ^{[46] [47]} Однако эти изменения не асимметричны, во время тех же событий ячейки Хэдли над западной частью Тихого океана и Атлантикой ослабевают. ^[48] Во время Атлантического Ниньо циркуляция над Атлантикой усиливается. Атлантическая циркуляция также усиливается в периоды, когда североатлантическое колебание является сильно положительным. ^[49] Изменение сезонно-средней и ежегодно-средней циркуляции Хэдли из года в год в значительной степени объясняется двумя наложенными друг на друга режимами колебаний : экваториальным симметричным режимом, характеризующимся одиночной ячейкой, охватывающей экватор, и экваториальным симметричным режимом, характеризующимся двумя ячейками по обе стороны от экватора. ^[50]

Энергетика и транспорт

Ячейка Хэдли перераспределяет тепло, противодействуя неравномерному нагреву Земли.

Ячейка Хэдли является важным механизмом, посредством которого влага и энергия переносятся как между тропиками и субтропиками, так и между северным и южным полушариями. ^[51] Однако она не является эффективным транспортером энергии из-за противоположных потоков нижней и верхней ветви, при этом нижняя ветвь переносит явное и скрытое тепло к экватору, а верхняя ветвь переносит потенциальную энергию к полюсу. Результирующий чистый перенос энергии к полюсу составляет около 10 процентов от общего переноса энергии, вовлеченного в ячейку Хэдли. ^[52] Нисходящая ветвь ячейки Хэдли генерирует ясное небо и избыток испарения по сравнению с осадками в субтропиках. ^[53] Нижняя ветвь циркуляции Хэдли осуществляет большую часть переноса избыточного водяного пара, накопленного в субтропической атмосфере, в экваториальную область. ^[54] Сильная ячейка Хэдли в южном полушарии по сравнению со своим северным аналогом приводит к небольшому чистому переносу энергии из северного в южное полушарие; ^[13] в результате перенос энергии на экваторе в среднем направлен на юг, ^[55] с годовым чистым переносом около 0,1 ПВт. ^[56] В отличие от более высоких широт, где вихри являются доминирующим механизмом переноса энергии к полюсу, меридиональные потоки, налагаемые циркуляцией Хэдли, являются основным механизмом переноса энергии к полюсу в тропиках. ^{[57] [31]} Как термически прямая циркуляция, циркуляция Хэдли преобразует доступную потенциальную энергию в кинетическую энергию горизонтальных ветров. ^[58] Согласно данным за январь 1979 года и декабрь 2010 года, циркуляция Хэдли имеет среднюю выходную мощность 198  ТВт , с максимумами в январе и августе и минимумами в мае и октябре. ^[59] Хотя стабильность тропопаузы в значительной степени ограничивает движение воздуха из тропосферы в стратосферу, ^[25] часть тропосферного воздуха проникает в стратосферу через ячейки Хэдли. ^[60]

Бароклинные волны, развивающиеся вдоль субтропической струи на полярных границах ячеек Хэдли, переносят энергию к полюсам.

Циркуляцию Хэдли можно идеализировать как тепловой двигатель, преобразующий тепловую энергию в механическую энергию . Когда воздух движется к экватору вблизи поверхности Земли, он накапливает энтропию с поверхности либо путем прямого нагрева, либо за счет потока явного или скрытого тепла . В восходящей ветви ячейки Хэдли подъем воздуха является приблизительно адиабатическим процессом по отношению к окружающей среде. Однако, когда порции воздуха движутся к экватору в верхней ветви ячейки, они теряют энтропию, излучая тепло в пространство на инфракрасных длинах волн и в ответ опускаются. ^[1] Это радиационное охлаждение происходит со скоростью не менее 60 Вт м ⁻² и может превышать 100 Вт м ⁻² зимой. ^[53] Тепло, накопленное во время экваториальной ветви циркуляции, больше тепла, потерянного в верхней полюсной ветви; избыточное тепло преобразуется в механическую энергию, которая приводит в движение воздух. ^[1] Эта разница в нагреве также приводит к тому, что циркуляция Хэдли переносит тепло к полюсу, поскольку воздух, снабжающий верхнюю ветвь ячейки Хэдли, имеет большую влажную статическую энергию , чем воздух, снабжающий нижнюю ветвь ячейки. ^[3] В атмосфере Земли временные рамки, в которых воздушные частицы теряют тепло из-за радиационного охлаждения, и временные рамки, в которых воздух движется по циркуляции Хэдли, имеют схожие порядки величин, что позволяет циркуляции Хэдли переносить тепло, несмотря на охлаждение в верхней ветви циркуляции. ^[61] Воздух с высокой потенциальной температурой в конечном итоге перемещается к полюсу в верхней тропосфере, в то время как воздух с более низкой потенциальной температурой переносится к экватору вблизи поверхности. ^[62] В результате циркуляция Хэдли является одним из механизмов, с помощью которого неравновесие, вызванное неравномерным нагревом Земли, приводится в равновесие. ^[21] Если рассматривать ее как тепловой двигатель, термодинамическая эффективность циркуляции Хэдли в среднем составляла около 2,6 процента в период с 1979 по 2010 год с небольшой сезонной изменчивостью. ^[63]

Циркуляция Хэдли также переносит планетарный угловой момент к полюсу из-за вращения Земли. ^[21] Поскольку пассаты направлены против вращения Земли, угловой момент, направленный на восток, передается в атмосферу посредством фрикционного взаимодействия между ветрами и рельефом. Затем ячейка Хэдли передает этот угловой момент через свои восходящие и полярные ветви. ^[64] Полюсная ветвь ускоряется и отклоняется на восток как в северном, так и в южном полушариях из-за силы Кориолиса и сохранения углового момента , что приводит к зональному струйному течению над нисходящей ветвью ячейки Хэдли. ^[21] Образование такой струи подразумевает существование баланса термического ветра , поддерживаемого усилением температурных градиентов в окрестности струи в результате полярной адвекции тепла циркуляции Хэдли. ^[28] Субтропическая струя в верхней тропосфере совпадает с местом, где ячейка Хэдли встречается с ячейкой Феррелла. ^[1] Сильный сдвиг ветра , сопровождающий струйное течение, представляет собой значительный источник бароклинной неустойчивости , из-за которой растут волны; рост этих волн переносит тепло и импульс к полюсам. ^[65] Атмосферные вихри извлекают западный угловой момент из ячейки Хэдли и переносят его вниз, что приводит к возникновению западных ветров средних широт. ^[64]

Формулировка и открытие

Общая структура и механизм циркуляции Хэдли, включающей конвективные ячейки, перемещающие воздух из-за разницы температур под влиянием вращения Земли, были впервые предложены Эдмундом Галлеем в 1685 году и Джорджем Хэдли в 1735 году. ^[18] Хэдли стремился объяснить физический механизм пассатов и западных ветров; ^[66] циркуляция Хэдли и ячейки Хэдли названы в честь его новаторской работы. ^{[67] [68]} Хотя идеи Хэдли ссылались на физические концепции, которые не были формализованы до его смерти, его модель была в значительной степени качественной и не имела математической строгости. ^[69] Формулировка Хэдли была позже признана большинством метеорологов к 1920-м годам как упрощение более сложных атмосферных процессов. ^[70] Циркуляция Хэдли, возможно, была первой попыткой объяснить глобальное распределение ветров в атмосфере Земли с помощью физических процессов. Однако гипотеза Хэдли не могла быть проверена без наблюдений за ветрами в верхней атмосфере. Данные, собранные обычными радиозондами, начиная с середины 20-го века, подтвердили существование циркуляции Хэдли. ^[18]

Ранние объяснения пассатов

Попытки объяснить пассаты были обусловлены их устойчивостью и важностью для морской торговли.

В 15-м и 16-м веках наблюдения за морскими погодными условиями имели большое значение для морского транспорта . Компиляции этих наблюдений показали постоянные погодные условия из года в год и значительную сезонную изменчивость. ^[71] Распространенность сухих условий и слабых ветров около 30° широты и экваториальных пассатов ближе к экватору, отраженных в северном и южном полушариях, стала очевидной к 1600 году. Ранние попытки ученых объяснить аспекты глобальных ветровых моделей часто фокусировались на пассатах, поскольку предполагалось, что устойчивость ветров предвещает простой физический механизм. Галилео Галилей предположил, что пассаты являются результатом отставания атмосферы от более быстрой тангенциальной скорости вращения Земли в низких широтах, что приводит к западным пассатам, направленным в противоположную сторону от вращения Земли. ^[72]

В 1685 году английский эрудит Эдмунд Галлей на дебатах, организованных Королевским обществом, предположил , что пассаты являются результатом разницы температур с востока на запад, возникающей в течение дня в тропиках. ^[73] В модели Галлея, по мере вращения Земли, место максимального нагрева от Солнца смещалось на запад по поверхности Земли. Это приводило к подъему воздуха, и Галлей утверждал, что, сохраняя массу , воздух перемещался в область откаченного воздуха, создавая пассаты. Гипотеза Галлея была подвергнута критике его друзьями, которые отметили, что его модель приведет к изменению направления ветра в течение дня, а не к устойчивым пассатам. ^[72] Галлей признал в личной переписке с Джоном Уоллисом , что «Ваши сомнения в моей гипотезе для решения проблемы пассатов делают меня менее уверенным в ее истинности». ^[74] Тем не менее, формулировка Галлея была включена в «Энциклопедию» Чемберса и «Большую энциклопедию» , став наиболее известным объяснением пассатов вплоть до начала 19 века. ^[72] Хотя его объяснение пассатов было неверным, Галлей правильно предсказал, что поверхностные пассаты должны сопровождаться встречным потоком наверху в соответствии с законом сохранения массы. ^[75]

Объяснение Джорджа Хэдли

Концепция атмосферной циркуляции Хэдли включала в себя крупные, охватывающие полушария циркуляции.

Неудовлетворенный предыдущими объяснениями пассатов, Джордж Хэдли предложил альтернативный механизм в 1735 году . ^[76] Гипотеза Хэдли была опубликована в статье «О причине общих пассатов» в Philosophical Transactions of the Royal Society . ^[77] Как и Галлей, объяснение Хэдли рассматривало пассаты как проявление движения воздуха, чтобы занять место поднимающегося теплого воздуха. Однако область поднимающегося воздуха, вызывающая этот поток, лежала вдоль низких широт. Понимая, что тангенциальная скорость вращения Земли была самой высокой на экваторе и замедлялась по мере приближения к полюсу, Хэдли предположил, что по мере того, как воздух с меньшим импульсом из более высоких широт двигался к экватору, чтобы заменить поднимающийся воздух, он сохранял бы свой импульс и, таким образом, изгибался бы на запад. По той же причине поднимающийся воздух с большим импульсом распространялся бы к полюсу, изгибаясь на восток, а затем опускался бы по мере охлаждения, создавая западные ветры в средних широтах. ^[76] Объяснение Хэдли подразумевало существование охватывающих полушария ячеек циркуляции в северном и южном полушариях, простирающихся от экватора до полюсов, ^[78] хотя он полагался на идеализацию атмосферы Земли, в которой отсутствовала сезонность или асимметрия океанов и континентов. ^[79] Его модель также предсказывала быстрые восточные пассаты со скоростью около 37 м/с (130 км/ч; 83 мили в час), ^[76] хотя он утверждал, что действие поверхностного трения в течение нескольких дней замедляло воздух до наблюдаемых скоростей ветра. ^[80] Колин Маклорен распространил модель Хэдли на океан в 1740 году, утверждая, что меридиональные океанические течения подвержены аналогичным отклонениям на запад или восток. ^[76]

Хэдли не был широко связан со своей теорией из-за смешения с его старшим братом Джоном Хэдли и Галлеем; его теория не получила большой поддержки в научном сообществе в течение более столетия из-за своего неинтуитивного объяснения и отсутствия подтверждающих наблюдений. ^[81] Несколько других натурфилософов независимо друг от друга выдвинули объяснения глобального распределения ветров вскоре после предложения Хэдли 1735 года. В 1746 году Жан ле Ронд Д'Аламбер предоставил математическую формулировку для глобальных ветров, но проигнорировал солнечное нагревание и приписал ветры гравитационному воздействию Солнца и Луны . Иммануил Кант , также неудовлетворенный объяснением Галлея пассатов, опубликовал объяснение пассатов и западных ветров в 1756 году с похожими рассуждениями, как у Хэдли. ^[82] Во второй половине 18-го века Пьер-Симон Лаплас разработал систему уравнений, устанавливающих прямое влияние вращения Земли на направление ветра. ^[83] Швейцарский ученый Жан-Андре Делюк опубликовал объяснение пассатов в 1787 году, похожее на гипотезу Хэдли, связывая дифференциальный нагрев и вращение Земли с направлением ветров. ^[84]

Английский химик Джон Дальтон был первым, кто явно приписал объяснение пассатов Хэдли Джорджу Хэдли, упомянув работу Хэдли в своей книге 1793 года «Метеорологические наблюдения и очерки» . ^[85] В 1837 году журнал Philosophical Magazine опубликовал новую теорию ветровых потоков, разработанную Генрихом Вильгельмом Доувом без ссылки на Хэдли, но аналогично объяснив направление пассатов как находящееся под влиянием вращения Земли. В ответ Дальтон позже написал письмо редактору журнала, продвигая работу Хэдли. ^[86] Впоследствии Дав так часто приписывал Хэдли, что всеобъемлющая теория стала известна как «принцип Хэдли–Доува», ^[87] популяризировав объяснение Хэдли пассатов в Германии и Великобритании . ^[88]

Критика объяснения Хэдли

Регулярные радиозондовые измерения верхней тропосферы, начавшиеся в XX веке, дали первые прямые наблюдательные доказательства циркуляции Хэдли.

Работы Гюстава Кориолиса , Уильяма Ферреля , Жана Бернара Фуко и Генрика Мона в 19 веке помогли установить силу Кориолиса как механизм отклонения ветров из-за вращения Земли, подчеркивая сохранение углового момента при направлении потоков, а не сохранение линейного импульса, как предполагал Хэдли; ^[87] Предположение Хэдли привело к недооценке отклонения в два раза. ^[79] Принятие силы Кориолиса в формировании глобальных ветров привело к дебатам среди немецких ученых-атмосферщиков, начавшимся в 1870-х годах, по поводу полноты и обоснованности объяснения Хэдли, которое узко объясняло поведение изначально меридиональных движений. ^[87] Использование Хэдли поверхностного трения для объяснения того, почему пассаты были намного медленнее, чем предсказывала его теория, рассматривалось как ключевая слабость его идей. Юго-западные движения, наблюдаемые в перистых облаках около 30° с.ш., еще больше опровергли теорию Хэдли, поскольку их движение было намного медленнее, чем предсказывала теория при учете сохранения углового момента. ^[89] В 1899 году Уильям Моррис Дэвис , профессор физической географии в Гарвардском университете , выступил с речью в Королевском метеорологическом обществе, в которой критиковал теорию Хэдли за ее неспособность учесть переход изначально несбалансированного потока к геострофическому равновесию . ^[90] Дэвис и другие метеорологи в 20 веке признали, что движение воздушных частиц вдоль предполагаемой Хэдли циркуляции поддерживалось постоянным взаимодействием между градиентом давления и силами Кориолиса, а не только сохранением углового момента. ^[91] В конечном счете, хотя сообщество ученых, изучающих атмосферу, считало общие идеи принципа Хэдли верными, его объяснение рассматривалось как упрощение более сложных физических процессов. ^{[70] [92]}

Модель глобальной атмосферной циркуляции Хэдли, характеризующаяся ячейками циркуляции по всему полушарию, также была поставлена ​​под сомнение погодными наблюдениями, показывающими зону высокого давления в субтропиках и пояс низкого давления около 60° широты. Такое распределение давления подразумевает поток к полюсу вблизи поверхности в средних широтах, а не поток к экватору, подразумеваемый предполагаемыми ячейками Хэдли. Феррел и Джеймс Томсон позже примирили картину давления с моделью Хэдли, предложив ячейку циркуляции, ограниченную более низкими высотами в средних широтах и ​​расположенную внутри более широких ячеек Хэдли по всему полушарию. Карл-Густав Россби предположил в 1947 году, что циркуляция Хэдли ограничена тропиками, образуя одну часть динамически управляемого и многоячеистого меридионального потока. ^{[93] [94]} Модель Россби напоминала похожую трехячеистую модель, разработанную Феррелем в 1860 году. ^[94]

Прямое наблюдение

Трехъячеечная модель глобальной атмосферной циркуляции – с задуманной циркуляцией Хэдли, формирующей ее тропический компонент – была широко принята метеорологическим сообществом к началу 20-го века. Однако существование ячейки Хэдли было подтверждено только наблюдениями за погодой вблизи поверхности, а ее прогнозы ветров в верхней тропосфере остались непроверенными. ^[95] Регулярный отбор проб верхней тропосферы радиозондами, появившийся в середине 20-го века, подтвердил существование меридиональных опрокидывающихся ячеек в атмосфере. ^[18]

Влияние на климат

Глобальное распределение осадков в тропиках находится под сильным влиянием циркуляции Хэдли.

Циркуляция Хэдли является одним из наиболее важных факторов, влияющих на глобальный климат и обитаемость планеты ^[4] , а также важным переносчиком углового момента, тепла и водяного пара. ^{[96] [97]} Ячейки Хэдли сглаживают градиент температуры между экватором и полюсами, делая внетропические регионы более мягкими. ^[68] Глобальная картина осадков с большим количеством осадков в тропиках и отсутствием осадков в более высоких широтах является следствием расположения восходящих и нисходящих ветвей ячеек Хэдли соответственно. ^[3] Вблизи экватора подъем влажного воздуха приводит к самым сильным осадкам на Земле. ^[4] Периодическое движение ITCZ ​​и, таким образом, сезонные колебания восходящих ветвей циркуляции Хэдли создают мировые муссоны . ^[98] Нисходящее движение воздуха, связанное с нисходящей ветвью, создает поверхностную дивергенцию, соответствующую выдающимся субтропическим областям высокого давления . ^[3] Эти полупостоянные области высокого давления лежат в основном над океаном между 20° и 40° широты. ^[68] Засушливые условия связаны с нисходящими ветвями циркуляции Хэдли, ^{[33] со многими} пустынями Земли и полузасушливыми или засушливыми регионами, лежащими под нисходящими ветвями циркуляции Хэдли. ^{[4] [10]}

Облачный морской пограничный слой, распространенный в субтропиках, может быть образован ядрами конденсации облаков , выносимыми из тропиков циркуляцией Хэдли. ^[99]

Последствия изменения климата

Естественная изменчивость

Палеоклиматические реконструкции пассатов и режимов распределения осадков предполагают, что циркуляция Хэдли изменилась в ответ на естественную изменчивость климата . Во время событий Хайнриха в течение последних 100 000 лет ячейка Хэдли в Северном полушарии усилилась, в то время как ячейка Хэдли в Южном полушарии ослабла. Изменение инсоляции в течение среднего и позднего голоцена привело к миграции на юг восходящих и нисходящих ветвей ячейки Хэдли в Северном полушарии ближе к их современным положениям. Годичные кольца деревьев из средних широт Северного полушария предполагают, что историческое положение ветвей ячейки Хэдли также сместилось в ответ на более короткие колебания, при этом нисходящая ветвь в Северном полушарии смещалась на юг во время положительных фаз Эль -Ниньо–Южного колебания и Тихоокеанского декадного колебания и на север во время соответствующих отрицательных фаз. Ячейки Хэдли были смещены на юг между 1400 и 1850 годами, одновременно с засухой в некоторых частях Северного полушария. ^[100]

Расширение ячеек Хэдли и изменение интенсивности

Наблюдаемые тенденции

Изменение климата привело к расширению циркуляции Хэдли в сторону полюсов.

Согласно Шестому оценочному докладу МГЭИК (AR6), циркуляция Хэдли, вероятно, расширилась по крайней мере с 1980-х годов в ответ на изменение климата , со средней уверенностью в сопутствующей интенсификации циркуляции. ^{[101] [102]} Расширение общей циркуляции к полюсу примерно на 0,1°–0,5° широты за десятилетие с 1980-х годов в значительной степени объясняется смещением к полюсу ячейки Хэдли Северного полушария, которая в атмосферном реанализе показала более заметное расширение с 1992 года. ^[103] Однако в AR6 также сообщалось о средней уверенности в расширении ячейки Хэдли Северного полушария, находящейся в пределах диапазона внутренней изменчивости. Напротив, в AR6 оценивалось, что, вероятно, расширение ячейки Хэдли Южного полушария к полюсу было вызвано антропогенным влиянием; ^[104] этот вывод был основан на климатических моделях CMIP5 и CMIP6 . ^[8]

Исследования дали большой диапазон оценок скорости расширения тропиков из-за использования различных метрик; оценки, основанные на свойствах верхней тропосферы, как правило, дают более широкий диапазон значений. ^[105] Степень расширения циркуляции варьируется в зависимости от сезона, при этом тенденции летом и осенью были больше и статистически значимы в обоих полушариях. ^[106] Расширение циркуляции Хэдли также привело к вероятному расширению ITCZ ​​с 1970-х годов. ^[107] Повторные анализы также показывают, что летние и осенние ячейки Хэдли в обоих полушариях расширились и что глобальная циркуляция Хэдли усилилась с 1979 года, с более выраженной интенсификацией в Северном полушарии. ^[103] В период с 1979 по 2010 год мощность, генерируемая глобальной циркуляцией Хэдли, увеличивалась в среднем на 0,54 ТВт в год, что согласуется с увеличенным поступлением энергии в циркуляцию за счет потепления SST над тропическими океанами. ^[108] (Для сравнения, общая мощность циркуляции Хэдли колеблется от 0,5 ТВт до 218 ТВт в течение года в Северном полушарии и от 32 до 204 ТВт в Южном.) ^[109] В отличие от повторных анализов, климатические модели CMIP5 отображают ослабление циркуляции Хэдли с 1979 года. ^[110] Таким образом, величина долгосрочных изменений силы циркуляции неопределенна из-за влияния большой межгодовой изменчивости и плохого представления распределения выделения скрытого тепла в повторных анализах. ^[103]

Расширение циркуляции Хэдли из-за изменения климата согласуется с моделью Хелда–Хоу, которая предсказывает, что широтная протяженность циркуляции пропорциональна квадратному корню высоты тропопаузы. Потепление тропосферы повышает высоту тропопаузы, позволяя верхней полюсной ветви ячеек Хэдли простираться дальше и приводя к расширению ячеек. ^[111] Результаты климатических моделей показывают, что влияние внутренней изменчивости (например, от тихоокеанской декадной осцилляции) и антропогенного влияния на расширение циркуляции Хэдли с 1980-х годов были сопоставимы. ^[8] Влияние человека наиболее очевидно в расширении ячейки Хэдли в Южном полушарии; ^[8] AR6 оценил среднюю уверенность в связи расширения циркуляции Хэдли в обоих полушариях с дополнительным радиационным воздействием парниковых газов. ^[112]

Физические механизмы и прогнозируемые изменения

Физические процессы, посредством которых циркуляция Хэдли расширяется под влиянием человека, неясны, но могут быть связаны с повышенным потеплением субтропиков относительно других широт как в Северном, так и в Южном полушариях. Усиление субтропического тепла может способствовать расширению циркуляции к полюсу за счет смещения субтропической струи и бароклинных вихрей к полюсу. ^{[8] [113]} Расширение ячейки Хэдли в Южном полушарии к полюсу в южном лете было приписано Пятым оценочным докладом МГЭИК (AR5) истощению стратосферного озона на основе моделирования CMIP5, в то время как моделирование CMIP6 не показало столь же четкого сигнала. ^[8] Истощение озонового слоя может правдоподобно влиять на циркуляцию Хэдли за счет увеличения радиационного охлаждения в нижней стратосфере; это увеличит фазовую скорость бароклинных вихрей и сместит их к полюсу, что приведет к расширению ячеек Хэдли. ^[113] Были предложены и другие механизмы расширения ячеек Хэдли, вызванные вихрями, включающие изменения бароклинности , разрушение волн и другие проявления нестабильности. ^[114] Во внетропических зонах Северного полушария увеличение концентрации черного углерода и тропосферного озона может быть основным фактором, влияющим на расширение ячеек Хэдли в этом полушарии в бореальное лето. ^[106]

Прогнозы климатических моделей указывают на то, что продолжающееся увеличение концентрации парниковых газов приведет к дальнейшему расширению циркуляции Хэдли. ^[96] Однако моделирование с использованием исторических данных предполагает, что воздействие парниковых газов может составлять около 0,1° за десятилетие расширения тропиков. ^[114] Хотя расширение ячеек Хэдли из-за изменения климата произошло одновременно с увеличением их интенсивности на основе атмосферных повторных анализов, ^{[101] [102]} прогнозы климатических моделей в целом изображают ослабевающую циркуляцию в тандеме с расширяющейся циркуляцией к концу 21-го века. ^{[115] [110]} Более долгосрочное увеличение концентрации углекислого газа может привести к ослаблению циркуляции Хэдли в результате снижения радиационного охлаждения в тропосфере вблизи погружающихся ветвей циркуляции. ^[116] Однако изменения в океанической циркуляции в тропиках могут ослабить изменения интенсивности и ширины ячеек Хэдли за счет снижения тепловых контрастов. ^{[117] [118]}

Изменения погодных условий

Изменения в ячейке Хэдли, вызванные изменением климата, могут повлиять на глобальные тенденции осадков.

Расширение циркуляции Хэдли из-за изменения климата связано с изменениями в региональных и глобальных погодных условиях. ^[119] Расширение тропиков может сместить тропический дождевой пояс , расширить субтропические пустыни и усугубить лесные пожары и засуху. ^[120] Задокументированное смещение и расширение субтропических хребтов связано с изменениями в циркуляции Хэдли, включая расширение субтропического максимума на запад над северо-западной частью Тихого океана, изменения интенсивности и положения Азорского максимума , а также смещение к полюсу и усиление субтропического пояса высокого давления в Южном полушарии. Эти изменения повлияли на региональные количества осадков и изменчивость, включая тенденции высыхания над южной Австралией, северо-восточным Китаем и северной частью Южной Азии . AR6 оценил ограниченные доказательства того, что расширение ячейки Хэдли в Северном полушарии могло частично привести к более сухим условиям в субтропиках и расширению засушливости к полюсу во время бореального лета. ^[121] Изменения осадков, вызванные изменениями циркуляции Хэдли, могут привести к изменениям влажности почвы в регионе , при этом моделирование показывает наиболее значительное снижение в Средиземном море , Южной Африке и на юго-западе США . ^[119] Однако сопутствующие эффекты изменения температурных режимов поверхности над сушей приводят к неопределенностям относительно влияния расширения ячеек Хэдли на высыхание над субтропическими территориями суши. ^[122]

Моделирование климата предполагает, что сдвиг в положении субтропических максимумов, вызванный расширением ячейки Хэдли, может уменьшить океанический апвеллинг в низких широтах и ​​усилить океанический апвеллинг в высоких широтах. ^[123] Расширение субтропических максимумов в тандеме с расширением циркуляции может также повлечь за собой расширение океанических регионов с высокой соленостью и низкой первичной продукцией морской воды . ^[120] Снижение количества внетропических циклонов в регионах штормовых траекторий в модельных проекциях частично обусловлено расширением ячейки Хэдли. ^[124] Сдвиги циркуляции Хэдли к полюсу связаны со сдвигами путей тропических циклонов в Северном и Южном полушариях, ^[121] включая тенденцию к полюсу в местах, где штормы достигли своей максимальной интенсивности. ^[125]

Внеземные циркуляции Хэдли

Циркуляция Хэдли может присутствовать на других планетах, включая Марс .

За пределами Земли любая термически прямая циркуляция, которая циркулирует воздух меридионально через градиенты инсоляции планетарного масштаба, может быть описана как циркуляция Хэдли. ^[21] Земная атмосфера, подверженная избыточному экваториальному нагреву, имеет тенденцию поддерживать осесимметричную циркуляцию Хэдли с восходящими движениями вблизи экватора и опускающимися на более высоких широтах. ^[126] Предполагается, что дифференциальный нагрев приводит к циркуляциям Хэдли, аналогичным земным, в других атмосферах Солнечной системы , таких как Венера , Марс и Титан . Как и в случае с атмосферой Земли, циркуляция Хэдли будет доминирующей меридиональной циркуляцией для этих внеземных атмосфер . ^[127] Хотя она менее понятна, циркуляции Хэдли также могут присутствовать на газовых гигантах Солнечной системы и в принципе должны материализоваться в экзопланетных атмосферах . ^{[128] [129]} Пространственная протяженность ячейки Хэдли в любой атмосфере может зависеть от скорости вращения планеты или луны, при этом более высокая скорость вращения приводит к более сжатым ячейкам Хэдли (с более ограниченной протяженностью в направлении полюса) и более ячеистой глобальной меридиональной циркуляции. ^[130] Более низкая скорость вращения уменьшает эффект Кориолиса, тем самым уменьшая меридиональный температурный градиент, необходимый для поддержания струи на полярной границе ячейки Хэдли и, таким образом, позволяя ячейке Хэдли простираться дальше в направлении полюса. ^[28]

Планеты или луны с более медленным вращением, например, на Титане , могут поддерживать более широкие циркуляции Хэдли с восходящими ветвями и конвекцией ближе к полярным регионам.

Венера , которая вращается медленно, может иметь ячейки Хэдли, которые простираются дальше к полюсу, чем земные, охватывая от экватора до высоких широт в каждом из северного и южного полушарий. ^{[21] [131]} Ее широкая циркуляция Хэдли эффективно поддерживала бы почти изотермическое распределение температуры между полюсом планеты и экватором и вертикальные скорости около 0,5 см/с (0,018 км/ч; 0,011 миль/ч). ^{[132] [131]} Наблюдения за химическими трассерами, такими как оксид углерода, предоставляют косвенные доказательства существования венерианской циркуляции Хэдли. ^[133] Наличие ветров, направленных к полюсам, со скоростью до 15 м/с (54 км/ч; 34 миль/ч) на высоте 65 км (40 миль) обычно связывают с верхней ветвью ячейки Хэдли, ^[134] которая может находиться на высоте 50–65 км (31–40 миль) над поверхностью Венеры. ^[133] Медленные вертикальные скорости, связанные с циркуляцией Хэдли, не были измерены, хотя они могли внести свой вклад в вертикальные скорости, измеренные миссиями Вега и Венера . ^[134] Ячейки Хэдли могут простираться примерно до 60° широты, к экватору от струйного течения средних широт, разграничивающего границу между предполагаемой ячейкой Хэдли и полярным вихрем . ^[133] Атмосфера планеты может демонстрировать две циркуляции Хэдли, одна из которых находится вблизи поверхности, а другая — на уровне верхнего облачного слоя . Циркуляция Гадлея на Венере может способствовать суперротации атмосферы планеты. ^[21]

Моделирование марсианской атмосферы предполагает, что циркуляция Хэдли также присутствует в атмосфере Марса, демонстрируя более сильную сезонность по сравнению с земной циркуляцией Хэдли. ^[135] Эта более сильная сезонность является результатом уменьшенной тепловой инерции из-за отсутствия океана и более тонкой атмосферы планеты. ^{[21] [136]} Кроме того, орбитальный эксцентриситет Марса приводит к более сильной и широкой ячейке Хэдли во время его северной зимы по сравнению с его южной зимой. В течение большей части марсианского года, когда преобладает одна ячейка Хэдли, ее восходящие и нисходящие ветви расположены на широте 30° и 60° соответственно в глобальном моделировании климата. ^[137] Вершины ячеек Хэдли на Марсе могут достигать более высоких значений (примерно до 60 км (37 миль) высоты) и быть менее определенными по сравнению с Землей из-за отсутствия сильной тропопаузы на Марсе. ^{[135] [138]} В то время как скрытое нагревание от фазовых изменений, связанных с водой, во многом обуславливает восходящее движение в земной циркуляции Хэдли, подъем в марсианской циркуляции Хэдли может быть вызван радиационным нагревом поднятой пыли и усилен конденсацией углекислого газа вблизи полярной ледяной шапки зимнего полушария Марса, что приводит к увеличению градиентов давления. ^[21] В течение марсианского года поток массы циркуляции Хэдли колеблется от 10 ⁹ кг с ⁻¹ во время равноденствий до 10 ¹⁰ во время солнцестояний. ^[139]

Циркуляция Хэдли может также присутствовать в атмосфере спутника Сатурна Титана . Как и у Венеры, медленная скорость вращения Титана может поддерживать пространственно широкую циркуляцию Хэдли. ^[131] Моделирование общей циркуляции атмосферы Титана предполагает наличие кросс-экваториальной ячейки Хэдли. Эта конфигурация согласуется с меридиональными ветрами, наблюдавшимися космическим аппаратом Гюйгенс , когда он приземлился вблизи экватора Титана. ^[140] Во время солнцестояний Титана его циркуляция Хэдли может принимать форму одной ячейки Хэдли, которая простирается от полюса до полюса, с теплым газом, поднимающимся в летнем полушарии и опускающимся в зимнем полушарии. ^[141] Двухъячеечная конфигурация с подъемом вблизи экватора присутствует в моделировании в течение ограниченного переходного периода вблизи равноденствий. ^[142] Распределение конвективных метановых облаков на Титане и наблюдения с космического аппарата Гюйгенс предполагают, что восходящая ветвь его циркуляции Хэдли происходит в средних широтах его летнего полушария. ^[143] Частое образование облаков происходит на широте 40° в летнем полушарии Титана от восхождения, аналогичного ITCZ ​​Земли. ^[144]

Смотрите также

• Полярный вихрь  – широкая полупостоянная область холодного, циклонически вращающегося воздуха, окружающая полюса Земли.
• Циркуляция Брюэра-Добсона  – циркуляция между тропической тропосферой и стратосферой.
• Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция  – широкая океаническая циркуляция, важная для обмена энергией в широком диапазоне широт.

Примечания

1. Термически прямая циркуляция в среднем демонстрирует подъем воздуха над более теплыми областями и опускание воздуха над более холодными областями, в результате чего тепло добавляется при более высоком давлении, чем при удалении тепла. Это отличается от термически косвенной циркуляции, в которой входная механическая энергия позволяет воздуху подниматься над более холодными областями и опускаться над более теплыми областями. Охлаждение аналогично термически косвенной циркуляции. ^[1]
2. Меридиональные движения происходят в направлении севера или юга вдоль линий долготы , а зональные движения происходят в направлении запада или востока вдоль линий широты .
3. Boreal и austral относятся к Северному и Южному полушариям соответственно. Например, boreal summer относится к лету в Северном полушарии, которое происходит одновременно с austral winter (зимой в Южном полушарии).

Ссылки

1. Джеймс 2002, стр. 920.
2. Джеймс 2002.
3. Grotjahn 2002, стр. 845–854.
4. Вебстер 2004, стр. 9–19.
5. Вебстер 2004, стр. 42.
6. Цюань, Диас и Херлинг 2004, стр. 1.
7. Hu & Fu 2007, стр. 2368.
8. Эриинг и др. 2021, стр. 459.
9. Вебстер 2004, стр. 38–41.
10. Нгуен и др. 2013, с. 3357.
11. Кук 2004, стр. 63.
12. Пиковник и др. 2022, стр. 626–628.
13. Hartmann 2016, стр. 167.
14. Джеймс 2002, стр. 923.
15. Уоллес и Хоббс 2006, стр. 14.
16. Валлис 2017, стр. 516.
17. Гин и др. 2020, стр. 3.
18. Джеймс 2002, стр. 919.
19. Вебстер 2004, стр. 44.
20. Се 2004, стр. 121.
21. Del Genio 1997.
22. Даунлинг и Шоумен 2007, стр. 175.
23. Вебстер 2004, стр. 37.
24. Вебстер 2004, стр. 17.
25. Cook 2004, стр. 72.
26. Schneider 2006, стр. 657.
27. Фукуя и др. 2021, стр. 511.
28. Mitchell & Lora 2016, стр. 363.
29. Хартманн 2016, стр. 178.
30. Се 2004, стр. 139.
31. Trenberth & Stepaniak 2003, стр. 3706.
32. Бейнс 2006, стр. 880–882.
33. Xian et al. 2021, стр. 2.
34. Сянь и др. 2021, стр. 3–4.
35. Хартманн 2016, стр. 165.
36. Джеймс 2002, стр. 922.
37. Уоллес 2002, стр. 821.
38. Нгуен и др. 2013, стр. 3361–3362.
39. Кук 2004, стр. 74–75.
40. Кук 2004, стр. 77–80.
41. Тренберт и Степаняк 2003, стр. 3709.
42. Хоскинс, Ян и Фонсека 2020, с. 572.
43. Хоскинс и Ян 2021, с. 821.
44. Цюань, Диас и Херлинг 2004, стр. 103.
45. Quan, Diaz & Hoerling 2004, стр. 114.
46. Барнстон 2014.
47. Фэн и др. 2019, стр. 3877.
48. Ван 2004, стр. 197.
49. Ван 2004, стр. 173.
50. Го и Тан 2018, стр. 5319.
51. Ли и др. 2019, стр. 1.
52. Хартманн 2016, стр. 175–176.
53. Trenberth & Stepaniak 2003, стр. 3721.
54. Уоллес 2002, стр. 827.
55. Хартманн 2016, стр. 174.
56. Хевисайд и Чая 2013, стр. 2181.
57. Хастенрат 2002, стр. 2938.
58. Уоллес 2002, стр. 823–824.
59. Хуан и МакЭлрой 2014, стр. 2661.
60. Шлезингер и Бернхардт 2020, стр. 56.
61. Вебстер 2004, стр. 33–35.
62. Ма и др. 2018, стр. 553.
63. Хуан и МакЭлрой 2014, стр. 2662.
64. Hartmann 2016, стр. 179.
65. Вебстер 2004, стр. 28.
66. Векслер 1954, стр. 958.
67. Сорнатале 1990, стр. 13.
68. Xian et al. 2021, стр. 1.
69. Лоренц 1967, стр. 4.
70. Frisinger 1977, стр. 128.
71. Вебстер 2004, стр. 20.
72. Persson 2008, стр. 335.
73. Скрыть 1993, стр. 143.
74. Берстин 1966, стр. 180.
75. Вебстер 2004, стр. 22.
76. Перссон 2008, стр. 336.
77. Перссон 2006, стр. 17.
78. Вебстер 2004, стр. 23–24.
79. Lorenz 1967, стр. 2.
80. Лоренц 1967, стр. 3.
81. Перссон 2006, стр. 19.
82. Перссон 2008, стр. 337.
83. Перссон 2008, стр. 338.
84. Перссон 2006, стр. 25.
85. Перссон 2009а, стр. 44.
86. Перссон 2009а, стр. 45.
87. Persson 2009a, стр. 46–47.
88. Перссон 2009б, стр. 93.
89. Перссон 2009б, стр. 94.
90. Перссон 2009b, стр. 96.
91. Перссон 2006, стр. 37.
92. Вуорела 1948, стр. 117.
93. Саха 2008, стр. 312–313.
94. Цянь, Ву и Лян 2016, с. 1.
95. Коннолли и др. 2021, стр. 3.
96. Hu, Huang & Zhou 2018, стр. 640.
97. Лю и др. 2020, стр. 1.
98. Терци и др. 2019, стр. 1.
99. Уоллес и Хоббс 2006, стр. 263.
100. Гулев и др. 2021, стр. 335.
101. Гулев и др. 2021, с. 291.
102. Гулев и др. 2021, с. 337.
103. Гулев и др. 2021, с. 336.
104. Эриинг и др. 2021, стр. 426.
105. Статен и др. 2018, стр. 770.
106. Hu, Huang & Zhou 2018, стр. 641.
107. Дувиль и др. 2021, стр. 1053–1054.
108. Хуан и МакЭлрой 2014, стр. 2656.
109. Хуан и МакЭлрой 2014, стр. 2660.
110. Chemke & Polvani 2019, стр. 528.
111. Ма и др. 2018, стр. 553–554.
112. Дувиль и др. 2021, с. 1058.
113. Hu, Huang & Zhou 2018, стр. 642.
114. Статен и др. 2018, с. 771.
115. Ху, Хуан и Чжоу 2018, с. 643.
116. Дувиль и др. 2021, с. 1070.
117. Грин и Маршалл 2017, стр. 4395.
118. Chemke & Polvani 2018, стр. 9204.
119. Дувиль и др. 2021, с. 1119.
120. Статен и др. 2018, с. 768.
121. Дувиль и др. 2021, стр. 1093–1094.
122. Дувиль и др. 2021, с. 1126.
123. Фокс-Кемпер и др. 2021, стр. 1244.
124. Ли и др. 2021, стр. 606.
125. Сеневиратне и др. 2021, с. 1586.
126. Читать 2011, стр. 901.
127. Гендельман и Каспи 2018, с. 13213.
128. Риз и Гарретт 2019.
129. Шоумен, Чо и Мену 2009, с. 34.
130. Гендельман и Каспи 2018, стр. 13219–13220.
131. Read 2011, стр. 904.
132. Стоун 1975, стр. 1005.
133. Svedhem et al. 2007, стр. 630.
134. Санчес-Лавега и др. 2017, стр. 1551–1552.
135. Read, Lewis & Mulholland 2015, стр. 13–15.
136. Читать 2011, стр. 903.
137. Леови 2001, стр. 246–247.
138. Мангольд и др. 2016, стр. 15–16.
139. Хаберле 2002, стр. 1748.
140. Токано 2007, стр. 2008.
141. Митчелл и Лора 2016, стр. 374–375.
142. Кустенис 2007, стр. 475.
143. Митчелл и др. 2009, стр. 262–263.
144. Ранноу и др. 2006, стр. 205.

Источники

• Бейнс, Питер Г. (декабрь 2006 г.). «Зонная структура циркуляции Хэдли». Advances in Atmospheric Sciences . 23 (6): 869–883. Bibcode : 2006AdAtS..23..869B. doi : 10.1007/s00376-006-0869-5. S2CID  122789933.
• Барнстон, Энтони (19 мая 2014 г.). «Как ENSO приводит к каскаду глобальных последствий». Блог ENSO . Climate.gov . Получено 21 февраля 2023 г. .
• Берстин, Гарольд Л. (июль 1966 г.). «Ранние объяснения роли вращения Земли в циркуляции атмосферы и океана». Isis . 57 (2): 167–187. doi :10.1086/350111. S2CID  143440178.
• Chemke, R.; Polvani, LM (16 сентября 2018 г.). «Циркуляция океана снижает реакцию клеток Хэдли на увеличение содержания парниковых газов». Geophysical Research Letters . 45 (17): 9197–9205. Bibcode : 2018GeoRL..45.9197C. doi : 10.1029/2018GL079070. S2CID  53475613.
• Chemke, Rei; Polvani, Lorenzo M. (июль 2019 г.). «Противоположные тенденции тропической циркуляции в климатических моделях и в повторных анализах». Nature Geoscience . 12 (7): 528–532. Bibcode :2019NatGe..12..528C. doi :10.1038/s41561-019-0383-x. S2CID  195369498.
• Коннолли, Майкл; Коннолли, Ронан; Сун, Вилли; Веласко Эррера, Виктор М.; Чионко, Родольфо Густаво; Куаранта, Нэнси Э. (30 октября 2021 г.). «Анализ закономерностей атмосферной циркуляции с использованием потоков массы, рассчитанных по измерениям с помощью метеозонда: Североатлантический регион как пример». Атмосфера . 12 (11): 1439. Bibcode :2021Atmos..12.1439C. doi : 10.3390/atmos12111439 . S2CID  240446996.
• Кук, Керри Х. (2004). «Динамика циркуляции Хэдли». В Диасе, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Достижения в исследовании глобальных изменений. Том 21. Дордрехт, Нидерланды : Kluwer Academic Publishers . стр. 61–83. doi :10.1007/978-1-4020-2944-8_3. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537. S2CID  124957243.
• Кустенис, Афина (2007). «Титан». В Макфадден, Люси-Энн ; Вайсман, Пол Р.; Джонсон, Торренс В. (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (2-е изд.). Academic Press. стр. 467–482. Bibcode : 2007ess..book..467C. doi : 10.1016/B978-012088589-3/50029-3. ISBN 978-0-12-088589-3.
• Del Genio, Anthony D. (1997). "Циркуляция Хэдли". Энциклопедия планетологии . Энциклопедия наук о Земле: 293. doi :10.1007/1-4020-4520-4_164. ISBN 0-412-06951-2.
• Диас, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (22 апреля 2003 г.). «Исследователи размышляют о прошлом, настоящем и будущем циркуляции Хэдли». Eos, Transactions, Американский геофизический союз . 84 (16): 147–148. Bibcode : 2003EOSTr..84..147D. doi : 10.1029/2003EO160006 . S2CID  140675611.
• Дувиль, Эрве; Рагхаван, Кришнан; Ренвик, Джеймс ; Аллан, Ричард П.; Ариас, Паола А .; Барлоу, Мэтью; Сересо-Мота, Рут; Черчи, Анналиса; Ган, Тиан Ю.; Гергис, Жоэль; Цзян, Дабанг; Хан, Асиф; Покам Мба, Вильфрид; Розенфельд, Дэниел; Тирни, Джессика ; Золина, Ольга . «Изменения водного цикла». В Массон-Дельмотте, Валери ; Чжай, Панмао; Пирани, Анна; Коннорс, Сара Л.; Пеан, Клотильда; Бергер, Ян; Кауд, Нада; Чен, Ян; Гольдфарб, Лия; Гомис, Мелисса И.; Хуан, Мэнтянь; Лейтцелл, Кэтрин; Лонной, Элизабет; Мэтьюз, Дж. Б. Робин; Мейкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021 г.: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж : Cambridge University Press . стр. 1055–1210 . Получено 8 февраля 2023 г. .
• Downling, Timothy E.; Showman, Adam P. (2007). «Земля как планета: атмосфера и океаны». В McFadden, Lucy-Ann; Weissman, Paul R.; Johnson, Torrence V. (ред.). Encyclopedia of the Solar System (2-е изд.). Academic Press. стр. 169–188. Bibcode : 2007ess..book..169D. doi : 10.1016/B978-012088589-3/50013-X. ISBN 978-0-12-088589-3. S2CID  134113182.
• Айринг, Вероника; Джиллетт, Натан П.; Ачута Рао, Кришна М.; Барималала, Рондротиана; Баррейро Паррильо, Марсело; Блуэн, Николас; Кассу, Кристоф; Дюрак, Пол Дж.; Косака, Ю; Макгрегор, Шейн; Мин, Сын-Ки; Моргенштерн, Олаф; Сан, Ин. «Изменение состояния климатической системы». В Массон-Дельмотт, Валери; Чжай, Панмао; Пирани, Анна; Коннорс, Сара Л.; Пеан, Клотильда; Берже, Ян; Код, Нада; Чэнь, Ян; Гольдфарб, Лия; Гомис, Мелисса И.; Хуан, Мэнтянь; Лейтцелл, Кэтрин; Лонной, Элизабет; Мэтьюз, Дж. Б. Робин; Мейкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Yelekci, Ozge; Yu, Rong; Zhou, Baiquan (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 423–552 . Получено 31 января 2023 г. .
• Фэн, Хуан; Ли, Цзяньпин ; Цзинь, Фэй-Фэй; Лю, Чжэнъюй; Чжао, Сен (октябрь 2019 г.). «Влияние Эль-Ниньо на отношение отклика циркуляции Хэдли к различным меридиональным структурам SST». Climate Dynamics . 53 (7–8): 3877–3891. Bibcode : 2019ClDy...53.3877F. doi : 10.1007/s00382-019-04756-7 . S2CID  146577611.
• Фризингер, Х. Говард (1977). «Конец и начало». История метеорологии до 1800 года . Нью-Йорк: Science History Publications. С. 123–143. ISBN 978-1-940033-91-4.
• Фокс-Кемпер, Бэйлор; Хьюитт, Хелен Т .; Сяо, Кунде; Адальгейрсдоттир, Гудфинна ; Дрейфхаут, Сибрен С.; Эдвардс, Тасмин Л.; Голледж, Николас Р.; Хемер, Марк; Копп, Роберт Э.; Криннер, Герхард; Микс, Алан; Нотц, Дирк; Новицкий, Софи ; Нурхати, Интан Сучи Нурхати; Руис, Лукас; Салле, Жан-Батист; Сланген, Эйми, бакалавр наук; Ю, Юнцян. «Изменение уровня океана, криосферы и моря». В Массон-Дельмотт, Валери; Чжай, Панмао; Пирани, Анна; Коннорс, Сара Л.; Пеан, Клотильда; Бергер, Ян; Кауд, Нада; Чен, Ян; Гольдфарб, Лия; Гомис, Мелисса И.; Хуан, Мэнтянь; Лейтцелл, Кэтрин; Лонной, Элизабет; Мэтьюз, Дж. Б. Робин; Мейкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Йелекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред. .). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, Вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 1211–1362 . Получено 8 февраля 2023 г. .
• Фукуя, Киичи; Имамура, Такеши; Тагучи, Макото; Фукухара, Тецуя; Кояма, Тору; Хориноучи, Такеши; Перальта, Хавьер; Футагути, Масахико; Ямада, Такеру; Сато, Такао М.; Ямадзаки, Ацуши; Мураками, Шин-я; Сато, Такэхико; Такаги, Масахиро; Накамура, Масато (22 июля 2021 г.). «Ночная облачная циркуляция атмосферы Венеры». Природа . 595 (7868): 511–515. Бибкод : 2021Natur.595..511F. дои : 10.1038/s41586-021-03636-7. PMID  34290430. S2CID  236176002.
• Geen, Ruth; Bordoni, Simona; Battisti, David S.; Hui, Katrina (декабрь 2020 г.). «Муссоны, ITCZ ​​и концепция глобального муссона». Reviews of Geophysics . 58 (4). Bibcode : 2020RvGeo..5800700G. doi : 10.1029/2020RG000700 . hdl : 10871/123538 . S2CID  222008679.
• Грин, Брайан; Маршалл, Джон (июнь 2017 г.). «Связь пассатов с циркуляцией океана ослабляет сдвиги ITCZ». Журнал климата . 30 (12): 4395–4411. Bibcode : 2017JCli...30.4395G. doi : 10.1175/JCLI-D-16-0818.1 . hdl : 1721.1/114587 . S2CID  102339614.
• Гротьян, Ричард (2002). «ОБЩАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ | Средние характеристики». В Холтоне, Джеймсе Р .; Карри, Джудит А .; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Academic Press. стр. 841–854. doi :10.1016/B0-12-227090-8/00154-8. ISBN 978-0-12-227090-1. OCLC  4934268705. S2CID  133552491.
• Гендельман, И.; Каспи, Ю. (28 декабря 2018 г.). «Осесимметричный предел ширины ячейки Хэдли на планетах с большим наклонением и длинной сезонностью». Geophysical Research Letters . 45 (24). arXiv : 1903.11656 . Bibcode :2018GeoRL..4513213G. doi : 10.1029/2018GL080752 . S2CID  85542643.
• Gulev, Sergey K.; Thorne, Peter W.; Ahn, Jinho; Dentener, Frank J.; Domingues, Catia M.; Gerland, Sebastian; Gong, Daoyi; Kaufman, Darrell S.; Nnamchi, Hyacinth C.; Quaas, Johannes; Rivera, Juan A.; Sathyendranath, Shubha; Smith, Sharon L.; Trewin, Blair; von Schuckmann, Karina; Vose, Russell S. «Изменение состояния климатической системы». В Masson-Delmotte, Valérie; Zhai, Panmao; Pirani, Anna; Connors, Sarah L.; Péan, Clotilde; Berger, Yang; Caud, Nada; Chen, Yang; Goldfarb, Leah; Gomis, Melissa I.; Huang, Mengtian; Leitzell, Katherine; Lonnoy, Элизабет; Matthews, JB Robin; Maycock, Thomas K.; Waterfield, Tim; Yelekci, Ozge; Yu, Rong; Zhou, Baiquan (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 287–422 . Получено 31 января 2023 г. .
• Го, И-Пэн; Тан, Чжэ-Мин (июль 2018 г.). «Связь между Эль-Ниньо и Южным колебанием и симметрией циркуляции Хэдли: роль годового цикла температуры поверхности моря». Журнал климата . 31 (13): 5319–5332. Bibcode : 2018JCli...31.5319G. doi : 10.1175/JCLI-D-17-0788.1 . S2CID  134809292.
• Haberle, RM (2002). «ПЛАНЕТАРНЫЕ АТМОСФЕРЫ | Марс». В Holton, James R.; Curry, Judith A.; Pyle, John A. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Amsterdam: Academic Press. стр. 2338–2345. doi :10.1016/B0-12-227090-8/00416-4. ISBN 978-0-12-227090-1. OCLC  4934268705. S2CID  133229482.
• Хэдли, Джордж (31 декабря 1735 г.). «VI. О причине общих пассатов». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 39 (437): 58–62. Bibcode : 1735RSPT...39...58H. doi : 10.1098/rstl.1735.0014 . S2CID  186209280.
• Хартманн, Деннис Л. (2016). Глобальная физическая климатология (Второе издание). Амстердам: Elsevier. ISBN 978-0-12-328531-7. S2CID  128260404.
• Hastenrath, S. (2002). "ТРОПИЧЕСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ | Тропический климат". В Holton, James R.; Curry, Judith A.; Pyle, John A. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Amsterdam: Academic Press. стр. 2338–2345. doi :10.1016/B0-12-227090-8/00416-4. ISBN 978-0-12-227090-1. OCLC  4934268705. S2CID  133129227.
• Heaviside, C.; Czaja, A. (октябрь 2013 г.). «Деконструкция переноса тепла ячейкой Хэдли». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 139 (677): 2181–2189. Bibcode : 2013QJRMS.139.2181H. doi : 10.1002/qj.2085. S2CID  55042407.
• Хайд, Р.; Вулфендейл, А.; Ронан, К.; Чепмен, А.; Кук, А.; Хьюз, Д.У. (1993). «Эдмонд Галлей — дань памяти». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 34 (2): 135–148. Библиографический код : 1993QJRAS..34..135H.
• Хоскинс, Б. Дж.; Янг, Г.-Й.; Фонсека, Р. М. (январь 2020 г.). «Подробная динамика ячейки Хэдли в июне–августе». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 146 (727): 557–575. Bibcode : 2020QJRMS.146..557H. doi : 10.1002/qj.3702 . S2CID  209902212.
• Хоскинс, Б. Дж.; Янг, Г.-Й. (январь 2021 г.). «Подробная динамика ячейки Хэдли. Часть II: декабрь–февраль». Journal of Climate . 34 (2): 805–823. Bibcode : 2021JCli...34..805H. doi : 10.1175/JCLI-D-20-0504.1 . S2CID  228987582.
• Hu, Y.; Fu, Q. (10 октября 2007 г.). «Наблюдаемое расширение циркуляции Хэдли к полюсу с 1979 г.». Atmospheric Chemistry and Physics . 7 (19): 5229–5236. Bibcode : 2007ACP.....7.5229H. doi : 10.5194/acp-7-5229-2007 . OCLC  7180846668. S2CID  14808305.
• Ху, Ёнъюнь; Хуан, Хань; Чжоу, Чэнь (май 2018 г.). «Расширение и ослабление циркуляции Хэдли при глобальном потеплении». Science Bulletin . 63 (10): 640–644. Bibcode :2018SciBu..63..640H. doi : 10.1016/j.scib.2018.04.020 . PMID  36658884. S2CID  102949994.
• Хуан, Цзюньлин; МакЭлрой, Майкл Б. (1 апреля 2014 г.). «Вклад циркуляций Хэдли и Ферреля в энергетику атмосферы за последние 32 года». Журнал климата . 27 (7): 2656–2666. Bibcode : 2014JCli...27.2656H. doi : 10.1175/JCLI-D-13-00538.1 . S2CID  131132431.
• Джеймс, ИН (2002). «Циркуляция Хэдли». В Холтон, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Academic Press. стр. 919–924. doi :10.1016/B0-12-227090-8/00161-5. ISBN 9780122270901.
• Ли, Джун-Йи; Мароцке, Йохем; Бала, Говиндасами; Као, Лонг; Корти, Сусанна; Данн, Джон П.; Энгельбрехт, Франсуа; Фишер, Эрих; Файф, Джон К.; Джонс, Кристофер; Мейкок, Аманда; Мутеми, Джозеф; Ндиайе, Усман; Паникал, Свапна; Чжоу, Тяньцзюнь. «Будущий глобальный климат: прогнозы на основе сценариев и краткосрочная информация». В Массон-Дельмотт, Валери; Чжай, Панмао; Пирани, Анна; Коннорс, Сара Л.; Пеан, Клотильда; Берже, Ян; Код, Нада; Чэнь, Ян; Гольдфарб, Лия; Гомис, Мелисса И.; Хуан, Мэнтянь; Лейтцелл, Кэтрин; Лонной, Элизабет; Мэтьюз, Дж. Б. Робин; Maycock, Thomas K.; Waterfield, Tim; Yelekci, Ozge; Yu, Rong; Zhou, Baiquan (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Cambridge: Cambridge University Press. стр. 553–672 . Получено 2 февраля 2023 г. .
• Leovy, Conway (июль 2001 г.). «Погода и климат на Марсе». Nature . 412 (6843): 245–249. doi :10.1038/35084192. PMID  11449286. S2CID  4383943.
• Ли, Яди; Ли, Сичэнь; Се, Шан-Пин; Чжан, Гань; Ван, Чжо; Ван, Вэньчжу; Хоу, Юронг (27 декабря 2022 г.). «Региональная перспектива циркуляции Хэдли и ее неопределенности среди различных наборов данных: распространение в наборах данных повторного анализа». Журнал геофизических исследований: Атмосферы . 127 (24). Bibcode : 2022JGRD..12736940L. doi : 10.1029/2022JD036940. S2CID  254492230.
• Лю, Юйсен; Гун, Чжаньцю; Сан, Чэн; Ли, Цзяньпин; Ван, Линь (29 октября 2020 г.). «Многодесятилетние колебания в силе циркуляции Хэдли между двумя полушариями, вызванные многодесятилетней изменчивостью Атлантики». Frontiers in Earth Science . 8 : 580457. Bibcode :2020FrEaS...8..501L. doi : 10.3389/feart.2020.580457 . S2CID  225097041.
• Лоренц, Эдвард Н. (1967). Природа и теория общей циркуляции атмосферы (PDF) (Отчет). Всемирная метеорологическая организация. S2CID  118888070 . Получено 21 февраля 2023 .
• Ma, Jian; Chadwick, Robin; Seo, Kyong-Hwan; Dong, Changming; Huang, Gang; Foltz, Gregory R.; Jiang, Jonathan H. (30 мая 2018 г.). «Ответы тропической атмосферной циркуляции на изменение климата и связь с гидрологическим циклом». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 46 (1): 549–580. Bibcode : 2018AREPS..46..549M. doi : 10.1146/annurev-earth-082517-010102. S2CID  133695251.
• Mangold, N.; Baratoux, D.; Witasse, O.; Encrenaz, T. ; Sotin, C. (декабрь 2016 г.). «Марс: маленькая планета земного типа». The Astronomy and Astrophysics Review . 24 (1): 15. Bibcode :2016A&ARv..24...15M. doi : 10.1007/s00159-016-0099-5 . S2CID  125427086.
• Митчелл, Джонатан Л.; Пьерхумберт, Рэймонд Т.; Фриерсон, Дарган М.В.; Кабальеро, Родриго (сентябрь 2009 г.). «Влияние термодинамики метана на сезонную конвекцию и циркуляцию в модельной атмосфере Титана». Icarus . 203 (1): 250–264. Bibcode :2009Icar..203..250M. doi :10.1016/j.icarus.2009.03.043. S2CID  30415142.
• Митчелл, Джонатан Л.; Лора, Хуан М. (29 июня 2016 г.). «Климат Титана». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 44 (1): 353–380. Bibcode : 2016AREPS..44..353M. doi : 10.1146/annurev-earth-060115-012428. S2CID  130634478.
• Нгуен, Х.; Эванс, А.; Лукас, К.; Смит, И.; Тимбал, Б. (15 мая 2013 г.). «Циркуляция Хэдли в повторных анализах: климатология, изменчивость и изменение». Журнал климата . 26 (10): 3357–3376. Bibcode : 2013JCli...26.3357N. doi : 10.1175/JCLI-D-12-00224.1 . S2CID  129020743.
• Перссон, Андерс О. (декабрь 2006 г.). «Принцип Хэдли: понимание и непонимание пассатов». История метеорологии . 3 : 17–42.
• Перссон, Андерс (ноябрь 2008 г.). «Принцип Хэдли: Часть 1 – Детище многих отцов». Weather . 63 (11): 335–338. Bibcode :2008Wthr...63..335P. doi :10.1002/wea.228. S2CID  122228338.
• Перссон, Андерс (февраль 2009 г.). «Принцип Хэдли: Часть 2 — Хэдли прославился благодаря немцам». Weather . 64 (2): 44–48. Bibcode :2009Wthr...64...44P. doi :10.1002/wea.239. S2CID  120383464.
• Перссон, Андерс (апрель 2009 г.). «Принцип Хэдли: Часть 3 — Хэдли и британцы». Weather . 64 (4): 93–96. Bibcode :2009Wthr...64...93P. doi :10.1002/wea.240. S2CID  122342420.
• Пиковник, Матич; Заплотник, Жига; Болька, Лина; Жагар, Неджелка (14 июня 2022 г.). «Метрики силы циркуляции Хэдли и связанные с ней тенденции циркуляции». Weather and Climate Dynamics . 3 (2): 625–644. Bibcode :2022WCD.....3..625P. doi : 10.5194/wcd-3-625-2022 . hdl : 11250/3056436 . S2CID  249691871.
• Цянь, Вэйхун; У, Кайцзюнь; Лян, Хаоюань (июль 2016 г.). «Арктические и антарктические ячейки в тропосфере». Теоретическая и прикладная климатология . 125 (1–2): 1–12. Bibcode :2016ThApC.125....1Q. doi :10.1007/s00704-015-1485-z. S2CID  117860891.
• Quan, Xiao-Wei; Diaz, Henry F.; Hoerling, Martin P. (2004). «Изменение в тропической ячейке Хэдли с 1950 года». В Diaz, Henry F.; Bradley, Raymond S. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 85–120. doi :10.1007/978-1-4020-2944-8_4. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Rannou, P.; Montmessin, F.; Hourdin, F.; Lebonnois, S. (13 января 2006 г.). «Широтное распределение облаков на Титане». Science . 311 (5758): 201–205. Bibcode :2006Sci...311..201R. doi :10.1126/science.1118424. PMID  16410519. S2CID  1190978.
• Read, PL (август 2011 г.). «Динамика и режимы циркуляции планет земной группы». Planetary and Space Science . 59 (10): 900–914. Bibcode : 2011P&SS...59..900R. doi : 10.1016/j.pss.2010.04.024. S2CID  121992875.
• Read, PL; Lewis, SR; Mulholland, DP (1 декабря 2015 г.). "Физика марсианской погоды и климата: обзор" (PDF) . Reports on Progress in Physics . 78 (12): 125901. Bibcode : 2015RPPh...78l5901R. doi : 10.1088/0034-4885/78/12/125901. PMID  26534887. S2CID  20087052.
• Rees, Karlie N.; Garrett, Timothy J. (15 июля 2019 г.). «Аналитическая оценка ширины ячеек Хэдли в Солнечной системе». The Astrophysical Journal . 879 (2): 126. arXiv : 1903.00393 . Bibcode :2019ApJ...879..126R. doi : 10.3847/1538-4357/ab1fde . S2CID  118910681.
• Санчес-Лавега, Агустин; Лебоннуа, Себастьен; Имамура, Такеши; Рид, Питер; Луз, Дэвид (ноябрь 2017 г.). «Атмосферная динамика Венеры». Space Science Reviews . 212 (3–4): 1541–1616. Bibcode : 2017SSRv..212.1541S. doi : 10.1007/s11214-017-0389-x. S2CID  126000099.
• Саха, Кшудирам (2008). «Общая циркуляция атмосферы». Атмосфера Земли: ее физика и динамика . Берлин: Springer. С. 311–331. ISBN 9783540784265. S2CID  116969173.
• Шлезингер, Уильям Х.; Бернхардт, Эмили С. (2020). «Атмосфера». Биогеохимия : 51–97. doi :10.1016/B978-0-12-814608-8.00003-7. ISBN 978-0-12-814608-8. ЧМЦ  7426726 .
• Шнайдер, Тапио (1 мая 2006 г.). «Общая циркуляция атмосферы». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 34 (1): 655–688. Bibcode : 2006AREPS..34..655S. doi : 10.1146/annurev.earth.34.031405.125144. OCLC  4761083575. S2CID  13610462.
• Seneviratne, Sonia I.; Zhang, Xuebin; Adnan, Muhammad; Badi, Wafae; Dereczynski, Claudine; Di Luca, Alejandro; Ghosh, Subimal; Iskandar, Iskhaq; Kossin, James; Lewis, Sophie; Otto, Friederike; Pinto, Izidine; Satoh, Masaki; Vicente-Serrano, Sergio M.; Wehener, Michael; Zhou, Botao. "Будущий глобальный климат: прогнозы на основе сценариев и краткосрочная информация". В Masson-Delmotte, Valérie; Zhai, Panmao; Pirani, Anna; Connors, Sarah L.; Péan, Clotilde; Berger, Yang; Caud, Nada; Chen, Yang; Goldfarb, Leah; Gomis, Melissa I.; Huang, Mengtian; Leitzell, Katherine; Lonnoy, Элизабет; Matthews, JB Robin; Maycock, Thomas K.; Waterfield, Tim; Yelekci, Ozge; Yu, Rong; Zhou, Baiquan (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 1513–1766. doi :10.1017/9781009157896.013 . Получено 8 февраля 2023 г. .
• Шоумен, Адам П.; Чо, Джеймс Ю.К.; Мену, Кристен (16 ноября 2009 г.). «Атмосферная циркуляция экзопланет». arXiv : 0911.3170v1 .
• Sornatale, Frank (июль 1990 г.). Обзор тропической циркуляции (PDF) (Отчет). 557-е метеорологическое крыло. S2CID  127686444 . Получено 31 января 2023 г. .
• Статен, Пол В.; Лу, Цзянь; Грайс, Кевин М.; Дэвис, Шон М.; Бирнер, Томас (сентябрь 2018 г.). «Переосмысление тропической экспансии». Nature Climate Change . 8 (9): 768–775. Bibcode : 2018NatCC...8..768S. doi : 10.1038/s41558-018-0246-2. S2CID  92720501.
• Стоун, Питер Х. (1 июня 1975 г.). «Динамика атмосферы Венеры». Журнал атмосферных наук . 32 (6): 1005–1016. Bibcode : 1975JAtS...32.1005S. doi : 10.1175/1520-0469(1975)032<1005:TDOTAO>2.0.CO;2 . S2CID  120970571.
• Сведхем, Хокан; Титов, Дмитрий В.; Тейлор, Фредрик В.; Витасс, Оливье (29 ноября 2007 г.). «Венера как более похожая на Землю планета». Nature . 450 (7170): 629–632. Bibcode :2007Natur.450..629S. doi :10.1038/nature06432. PMID  18046393. S2CID  1242297.
• Терци, Лукреция; Калиновски, Мартин; Шеппнер, Михаэль; Вотава, Герхард (25 февраля 2019 г.). «Как предсказать сезонную погоду и муссоны с помощью мониторинга радионуклидов». Scientific Reports . 9 (1): 2729. Bibcode :2019NatSR...9.2729T. doi : 10.1038/s41598-019-39664-7 . PMC  6390104 . PMID  30804412. S2CID  67860755.
• Тренберт, Кевин Э.; Степаняк, Дэвид П. (15 ноября 2003 г.). «Плавный перенос энергии в атмосфере в направлении полюса и его последствия для циркуляции Хэдли». Журнал климата . 16 (22): 3706–3722. Bibcode : 2003JCli...16.3706T. doi : 10.1175/1520-0442(2003)016<3706:SPAETA>2.0.CO;2 . S2CID  59045377.
• Токано, Тецуя (ноябрь 2007 г.). «Ветры вблизи поверхности в месте расположения Гюйгенса на Титане: интерпретация с помощью модели общей циркуляции». Planetary and Space Science . 55 (13): 1990–2009. Bibcode :2007P&SS...55.1990T. doi :10.1016/j.pss.2007.04.011. S2CID  120003346.
• Vuorela, Laurie A. (1 июня 1948 г.). «Вклад в аэрологию тропической Атлантики». Journal of the Atmospheric Sciences . 5 (3): 115–117. Bibcode :1948JAtS....5..115V. doi : 10.1175/1520-0469(1948)005<0115:CTTAOT>2.0.CO;2 . S2CID  122145289.
• Ван, Чунзай (2004). Диас, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). The Hadley Circulation: Present, Past and Future . Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 173–202. doi :10.1007/978-1-4020-2944-8_7. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Уоллес, Джон М. (2002). "ОБЩИЙ КРУГ | Обзор". В Холтон, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Academic Press. стр. 821–829. doi :10.1016/B0-12-227090-8/00153-6. ISBN 978-0-12-227090-1. OCLC  4934268705.
• Уоллес, Джон М.; Хоббс, Питер В. (2006). Атмосферная наука: вводный обзор (2-е изд.). Амстердам: Elsevier Academic Press. ISBN 9780127329512. S2CID  128563868.
• Вебстер, Питер Дж. (2004). «Элементарная циркуляция Хэдли». В Диасе, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Достижения в исследовании глобальных изменений. Том 21. Дордрехт, Нидерланды : Kluwer Academic Publishers. стр. 9–60. doi :10.1007/978-1-4020-2944-8_2. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Векслер, Х. (октябрь 1954 г.). «Проблемы переноса в атмосфере». Труды Национальной академии наук . 40 (10): 956–966. Bibcode :1954PNAS...40..956W. doi : 10.1073/pnas.40.10.956 . PMC  534200 . S2CID  129775796.
• Валлис, Джеффри К. (2017). Динамика атмосферных и океанических жидкостей: основы и крупномасштабная циркуляция (второе издание). Кембридж: Cambridge University Press. Bibcode : 2017aofd.book.....V. doi : 10.1017/9781107588417. ISBN 9781107065505.
• Сиань, Дао; Ся, Цзинвэнь; Вэй, Вэй; Чжан, Цзэхуа; Ван, Руй; Ван, Лянь-Пин; Ма, Юн-Фэн (18 декабря 2021 г.). «Расширяется ли клетка Хэдли?». Атмосфера . 12 (12): 1699. Бибкод : 2021Атмос..12.1699X. дои : 10.3390/atmos12121699 . S2CID  245363124.
• Xie, Shang-Ping (2004). «Форма континентов, взаимодействие воздуха и моря и восходящая ветвь циркуляции Хэдли». В Diaz, Henry F.; Bradley, Raymond S. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Достижения в исследовании глобальных изменений. Том 21. Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 121–152. doi :10.1007/978-1-4020-2944-8_5. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.