Ячейка Хэдли

Функция тропической циркуляции атмосферы

Средняя вертикальная скорость (в паскалях в секунду) на высоте давления 500 гПа в июле 1979–2001 гг. Подъем (отрицательные значения) сосредоточен вблизи солнечного экватора, тогда как спуск (положительные значения) более рассеян; их распространение представляет собой отпечаток 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 и течет к полюсу вблизи тропопаузы на высоте 12–15 км (7,5–9,3 миль) над поверхностью Земли. , охлаждаясь и спускаясь в субтропики примерно на 25 градусах широты, а затем возвращаясь к экватору вблизи поверхности. Это термически прямая циркуляция внутри тропосферы , возникающая из-за различий в инсоляции и нагревании между тропиками и субтропиками. В среднем за год циркуляция характеризуется наличием по циркуляционной ячейке с каждой стороны экватора. Ячейка Хэдли в южном полушарии в среднем немного сильнее, чем ее северный аналог, и простирается немного за пределы экватора в северное полушарие. В летние и зимние месяцы в циркуляции Хэдли преобладает одна поперечно-экваториальная ячейка, при этом воздух поднимается в летнем полушарии и опускается в зимнем полушарии. Аналогичные циркуляции могут возникать во внеземных атмосферах , например, на Венере и Марсе .

На глобальный климат большое влияние оказывают структура и поведение циркуляции Хэдли. Преобладающие пассаты являются проявлением нижних ветвей циркуляции Хэдли, объединяющих воздух и влагу в тропиках, образуя внутритропическую зону конвергенции (ITCZ), где располагаются самые сильные дожди на Земле. Сдвиги ИТЦЗ, связанные с сезонной изменчивостью циркуляции Хэдли, вызывают появление муссонов . Погружающиеся ветви ячеек Хэдли дают начало океаническим субтропическим хребтам и подавляют осадки; многие пустыни и засушливые регионы Земли расположены в субтропиках, что совпадает с положением опускающихся 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 циркуляционных ячеек, приводимых в движение различиями в нагреве, чтобы объяснить пассаты. Другие ученые позже разработали аналогичные аргументы или раскритиковали качественную теорию Хэдли, предоставив более строгие объяснения и формализм. Существование широкой меридиональной циркуляции типа, предложенного Хэдли, было подтверждено в середине 20 века, когда стали доступны рутинные наблюдения верхней тропосферы с помощью радиозондов . Наблюдения и моделирование климата показывают, что циркуляция Хэдли расширилась в сторону полюса, по крайней мере, с 1980-х годов в результате изменения климата с сопутствующим, но менее определенным усилением циркуляции; эти изменения были связаны с тенденциями региональных погодных условий. Прогнозы модели предполагают, что циркуляция будет расширяться и ослабевать на протяжении всего XXI века из-за изменения климата.

Механизм и характеристики

В среднем циркуляция Хэдли состоит из двух ячеек в северном и южном полушариях, которые циркулируют воздух в тропиках .

Циркуляция Хэдли описывает широкое, термически прямое, ^[a] и меридиональное ^[b] переворачивание воздуха внутри тропосферы над низкими широтами . ^[2] В рамках глобальной атмосферной циркуляции меридиональные потоки воздуха, усредненные вдоль широтных линий , организованы в циркуляции восходящих и нисходящих движений в сочетании с движением воздуха к экватору или полюсу, называемым меридиональными ячейками. К ним относятся заметные «ячейки Хэдли», сосредоточенные над тропиками, и более слабые « клетки Феррелла », сосредоточенные в средних широтах . ^[3] Ячейки Хэдли возникают в результате контраста инсоляции между теплыми экваториальными областями и более прохладными субтропическими областями . Неравномерный нагрев поверхности Земли приводит к появлению областей подъема и опускания воздуха. В течение года экваториальные регионы поглощают больше радиации Солнца, чем излучают . В более высоких широтах Земля излучает больше радиации, чем получает от Солнца. Без механизма меридионального обмена тепла экваториальные регионы будут нагреваться, а более высокие широты будут постепенно охлаждаться, нарушая равновесие . Широкий подъем и спуск воздуха приводит к возникновению силы градиента давления , которая приводит в движение циркуляцию Хэдли и другие крупномасштабные потоки как в атмосфере, так и в океане , распределяя тепло и поддерживая глобальное долгосрочное и субсезонное тепловое равновесие . ^[4]

Циркуляция Хэдли охватывает почти половину площади 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, а также воздуха, движущегося 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 как мера меридиональной ширины глобальных тропиков. ^[8] Возврат воздуха к экватору и сильное влияние нагрева делают ячейку Хэдли замкнутой циркуляцией с термическим приводом. ^[7] Из-за плавучего подъема воздуха вблизи экватора и опускания воздуха в более высоких широтах у поверхности возникает градиент давления с более низким давлением вблизи экватора и более высоким давлением в субтропиках; это обеспечивает движущую силу экваториального потока в нижней тропосфере. Однако высвобождение скрытого тепла , связанное с конденсацией в тропиках, также ослабляет снижение давления с высотой, что приводит к более высокому давлению в тропиках по сравнению с субтропиками для данной высоты в верхней тропосфере; этот градиент давления сильнее, чем его приземный аналог, и обеспечивает движущую силу потока к полюсу в верхней тропосфере. ^[9] Ячейки Хэдли чаще всего идентифицируются с использованием взвешенной по массе, усредненной по зонам функции тока меридиональных ветров, но их также можно идентифицировать по другим измеримым или выводимым физическим параметрам, таким как потенциал скорости или вертикальная составляющая ветра в определенной точке. уровень давления . ^[10]

С учетом широты и уровня давления функция тока Стокса , характеризующая циркуляцию Хэдли, имеет вид ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle p}$

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

где – радиус Земли , – ускорение силы тяжести Земли , – усредненный по зонам меридиональный ветер на заданной широте и уровне давления. Значение дает интегрированный меридиональный поток массы между указанным уровнем давления и верхней частью атмосферы Земли, причем положительные значения указывают на перенос массы на север. ^[11] Прочность ячеек Хэдли можно оценить количественно на основе включения максимальных и минимальных значений или средних значений функции тока как в целом, так и при различных уровнях давления. Интенсивность ячейки Хэдли также можно оценить 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 компоненты можно определить путем построения графиков зональных и временных средних значений глобальных ветров по всей тропосфере. В более короткие сроки отдельные погодные системы нарушают ветровой поток. 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 одинаковых ячеек Хэдли, по одной в каждом из северного и южного полушарий, разделяющих общую область циркуляции Хэдли. восходящий воздух вблизи экватора; ^[1] однако ячейка Хэдли южного полушария сильнее. ^[13] Ветры, связанные со среднегодовой циркуляцией Хэдли, имеют скорость порядка 5 м/с (18 км/ч; 11 миль в час). ^[1] Однако при усреднении движений воздушных потоков в отличие от ветров в фиксированных местах ( лагранжева перспектива ) циркуляция Хэдли проявляется как более широкая циркуляция, которая распространяется дальше к полюсу. ^[14] Каждую ячейку Хэдли можно описать четырьмя основными ветвями воздушного потока в тропиках: ^{[15] [16]}

• Экваториальная нижняя ветвь внутри планетарного пограничного слоя.
• Восходящая ветвь возле экватора.
• К полюсу, верхняя ветвь в верхней тропосфере.
• Нисходящая ветвь в субтропиках

Сближение ветров вблизи экватора приводит к образованию внутритропической зоны конвергенции, заставляя воздух подниматься и образуя восходящую ветвь циркуляции Хэдли.

Пассаты в низких широтах как северного, так и южного полушарий Земли направляют воздух к экватору, образуя пояс низкого атмосферного давления с обильными штормами и проливными дождями, известный как Зона внутритропической конвергенции (ITCZ). ^{[4] [17]} Это движение воздуха к экватору вблизи поверхности Земли представляет собой нижнюю ветвь ячейки Хэдли. ^[18] На положение ITCZ ​​влияет температура поверхности моря (SST) вблизи экватора и сила поперечных экваториальных градиентов давления. В целом ITCZ ​​расположена вблизи экватора или смещена в сторону летнего полушария, где расположены самые теплые ТПО. ^{[19] [20]} В среднем за год восходящая ветвь циркуляции Хэдли немного смещена в сторону Северного полушария, в сторону 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 окружающая среда и сходящиеся ветры вынуждают влажный воздух подниматься вблизи экватора, что приводит к восходящей ветви ячейки Хэдли. ^[4] Движение вверх дополнительно усиливается за счет выделения скрытого тепла , поскольку подъем влажного воздуха приводит к образованию экваториальной полосы конденсации и осадков . ^{[3] [21]} Восходящая ветвь циркуляции Хэдли в основном возникает во время гроз, занимающих лишь около одного процента площади поверхности тропиков. ^[22] Перенос тепла в восходящей ветви циркуляции Хэдли наиболее эффективно осуществляется горячими башнями  – кучево- дождевыми облаками, несущими сильные восходящие потоки , которые не смешиваются с более сухим воздухом, обычно встречающимся в средней тропосфере, и, таким образом, позволяют движению воздуха из очень влажного воздуха. тропическая нижняя тропосфера в верхнюю тропосферу. Приблизительно 1500–5000 горячих башен ежедневно вблизи региона ITCZ ​​необходимы для поддержания вертикального переноса тепла, наблюдаемого за счет циркуляции Хэдли. ^[23]

Подъем воздуха поднимается в верхнюю тропосферу на высоту 12–15 км (7,5–9,3 мили), после чего воздух расходится наружу от ИТЦЗ к полюсам. ^[24] Вершина ячейки Хэдли определяется высотой тропопаузы, поскольку стабильная стратосфера наверху препятствует продолжению подъема воздуха. ^[25] Воздух, поднимающийся из низких широт, имеет более высокий абсолютный угловой момент относительно оси вращения Земли. Расстояние между атмосферой и осью Земли уменьшается по направлению к полюсу; Чтобы сохранить угловой момент, частицы воздуха, движущиеся к полюсу, должны ускоряться в восточном направлении. ^[26] Эффект Кориолиса ограничивает протяженность циркуляции Хэдли в направлении полюса, ускоряя воздух в направлении вращения Земли и образуя реактивный поток, направленный зонально, вместо того, чтобы продолжать поток воздуха в сторону полюса на границе каждой ячейки Хэдли в направлении полюса. ^{[27] [28]} Учитывая только сохранение углового момента, пакет воздуха, покоящийся вдоль экватора, ускорится до зональной скорости 134 м / с (480 км / ч; 300 миль в час) к тому времени, когда он достигнет 30 °. широта. Однако мелкомасштабная турбулентность вдоль пути посылки к полюсу и крупномасштабные вихри в средних широтах рассеивают угловой момент. ^[29] Джет, связанный с ячейкой Хэдли в южном полушарии, сильнее, чем его северный аналог, из-за более сильной интенсивности ячейки южного полушария. ^[30] Более прохладные и более высокие широты приводят к охлаждению воздушных частиц, что приводит к тому, что воздух со стороны полюса в конечном итоге опускается. ^[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] Влага в субтропиках затем частично переносится вихрями к полюсу, а частично – к экватору нижней ветвью ячейки Хэдли, откуда она позже переносится к ITCZ. ^[31] Хотя усредненная по зонам ячейка Хэдли организована в четыре основные ветви, эти ветви представляют собой скопления более концентрированных воздушных потоков и областей массового переноса. ^[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, что упрощенная атмосфера состоит из нижнего слоя, подверженного трению о поверхность Земли, и верхнего слоя, свободного от трения, модель предсказывает, что циркуляция Хэдли будет ограничена пределами 2500 км (1600 миль) от экватора, если участки не будут иметь чистый нагрев внутри 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 потенциальной температуры между экватором и полюсом в радиационном равновесии, – высота тропопаузы, – скорость вращения Земли, – эталонная потенциальная температура. ^[33] Другие совместимые модели предполагают, что ширина ячейки Хэдли может масштабироваться в зависимости от других физических параметров, таких как усредненная по вертикали частота Бранта-Вяйсяля в тропопсфере или скорость роста бароклинных волн, излучаемых 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 годы из реанализа NCEP/NCAR ; ячейки Хэдли — это две клетки, вращающиеся в противоположных направлениях, прилегающие к экватору.

Тираж Хэдли значительно варьируется в зависимости от сезонных изменений. В период весеннего и осеннего равноденствия как в северном, так и в южном полушарии циркуляция Хэдли принимает форму двух относительно более слабых ячеек Хэдли в обоих полушариях, имеющих общую область восхождения над ITCZ ​​и перемещающих воздух вверх к соответствующему полушарию каждой ячейки. . ^[4] Однако ближе к солнцестояниям циркуляция Хэдли переходит в более особую и сильную кросс-экваториальную ячейку Хэдли, где воздух поднимается в летнем полушарии и широко опускается в зимнем полушарии. ^{[4] [35]} Переход между двухклеточной и одноклеточной конфигурацией резкий, и в течение большей части года циркуляция Хэдли характеризуется единственной 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] В каждом полушарии все еще присутствуют две клетки, хотя клетка зимнего полушария становится гораздо более заметной, а клетка летнего полушария смещается к полюсу. ^[38] Интенсификация ячейки зимнего полушария связана с увеличением крутизны градиентов геопотенциальной высоты , что приводит к ускорению пассатов и усилению меридиональных потоков. ^[39] Наличие континентов ослабляет температурные градиенты в летнем полушарии, подчеркивая контраст между полушарными клетками Хэдли. ^[40] Данные реанализа 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]} И в бореальные, и в южные зимы Индийский океан и западная часть Тихого океана вносят наибольший вклад в подъемы и опускания в усредненной по зонам циркуляции Хэдли. Однако вертикальные потоки над Африкой и Америкой более заметны в бореальную зиму. ^{[42] [43]}

В более длительных межгодовых масштабах изменения циркуляции Хэдли связаны с изменениями Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНСО), что влияет на положение восходящей ветви; ^{[44] [45]} Реакция циркуляции на ЭНСО нелинейна, с более выраженной реакцией на явления Эль-Ниньо , чем на явления Ла-Нинья . ^[45] Во время Эль-Ниньо циркуляция Хэдли усиливается из-за увеличения тепла верхней тропосферы над тропической частью Тихого океана и, как следствие, усиления потока в направлении полюса. ^{[46] [47]} Однако эти изменения не асимметричны: во время одних и 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 североатлантические колебания сильно положительны. ^[49] Изменение сезонно-средней и годовой циркуляции Хэдли от года к году в значительной степени объясняется двумя соседствующими режимами колебаний : экваториально-симметричным режимом, характеризующимся единственной ячейкой, расположенной по обе стороны экватора, и экваториально-симметричным режимом, характеризующимся двумя клетки по обе стороны экватора. ^[50]

Энергетика и транспорт

Ячейка Хэдли перераспределяет тепло, противодействуя неравномерному нагреву Земли.

Ячейка Хэдли — важный механизм, с помощью которого влага и энергия передаются как между тропиками и субтропиками, так и между северным и южным полушариями. ^[51] Однако он не является эффективным переносчиком энергии из-за противоположных потоков нижней и верхней ветви: нижняя ветвь переносит явное и скрытое тепло к экватору, а верхняя ветвь переносит потенциальную энергию к полюсу. Результирующая чистая передача энергии к полюсу составляет около 10 процентов от общей передачи энергии, задействованной в ячейке Хэдли. ^[52] Нисходящая ветвь ячейки Хэдли создает 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, к экваториальной области. ^[54] Сильная ячейка Хэдли в южном полушарии по сравнению с ее северным аналогом приводит к небольшому чистому переносу энергии из северного полушария в южное; ^[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 транспортировки энергии к полюсу, меридиональные потоки, вызванные циркуляцией Хэдли, являются основным механизмом транспортировки энергии к полюсу в тропиках. ^{[57] [31]} Как термически прямая циркуляция, циркуляция Хэдли преобразует доступную потенциальную энергию в кинетическую энергию горизонтальных ветров. ^[58] По данным за январь 1979 года и декабрь 2010 года, средняя выходная мощность циркуляции Хэдли составляет 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] некоторая 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 тепловую машину, преобразующую тепловую энергию в механическую . Когда воздух движется к экватору вблизи поверхности Земли, он накапливает энтропию от поверхности либо за счет прямого нагрева, либо за счет потока явного или скрытого тепла . В восходящей ветви ячейки Хэдли подъем воздуха представляет собой примерно адиабатический процесс по отношению к окружающей среде. Однако, когда частицы воздуха движутся к экватору в верхней ветви клетки, они теряют энтропию, излучая тепло в пространство в инфракрасных волнах, 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, чем тепло, потерянное в верхней полярной 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 временной масштаб, в течение которого частицы воздуха теряют тепло из-за радиационного охлаждения, и временной масштаб, в течение которого воздух движется по циркуляции Хэдли, находятся на одинаковых порядках, что позволяет циркуляции Хэдли переносить тепло, несмотря на охлаждение в циркуляции. верхняя ветка. ^[61] Воздух с высокой потенциальной температурой в конечном итоге перемещается к полюсу в верхнюю тропосферу, тогда как воздух с более низкой потенциальной температурой перемещается к экватору вблизи поверхности. ^[62] В результате циркуляция Хэдли является одним из механизмов, с помощью которого неравновесие, вызванное неравномерным нагревом Земли, приводится к равновесию. ^[21] Если рассматривать его как тепловой двигатель, термодинамический КПД циркуляции Хэдли в период с 1979 по 2010 год составлял в среднем около 2,6 процента 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 атмосфере посредством фрикционного взаимодействия между ветрами и топографией. Затем ячейка Хэдли передает этот угловой момент через свои восходящие и полярные ветви. ^[64] Ветвь, направленная к полюсу, ускоряется и отклоняется на восток как в северном, так и в южном полушариях из-за силы Кориолиса и сохранения углового момента , что приводит к образованию зонального реактивного течения над нисходящей ветвью ячейки Хэдли. ^[21] Формирование такой струи предполагает существование баланса теплового ветра , поддерживаемого усилением температурных градиентов в окрестностях струи в результате адвекции тепла к полюсам циркуляции Хэдли. ^[28] Субтропическая струя в верхней тропосфере совпадает с местом, где ячейка Хэдли встречается с ячейкой Феррелла. ^[1] Сильный сдвиг ветра , сопровождающий струю, представляет собой значительный источник бароклинной неустойчивости , из-за которой растут волны; рост этих волн передает 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 в средних широтах. ^[64]

Формулировка и открытие

Широкая структура и механизм циркуляции Хэдли, включающий 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 пытался объяснить. физический механизм пассатов и западных ветров; ^[66] Циркуляция Хэдли и клетки Хэдли названы в честь его новаторской работы. ^{[67] [68]} Хотя идеи Хэдли основывались на физических концепциях, которые не были формализованы вплоть до его смерти, его модель была в основном качественной и не имела математической строгости. ^[69] К 1920-м годам большинство метеорологов позже признали формулировку Хэдли упрощением более сложных атмосферных процессов. ^[70] Циркуляция Хэдли, возможно, была первой попыткой объяснить глобальное распределение ветров в атмосфере Земли с помощью физических процессов. Однако гипотезу Хэдли нельзя было проверить без наблюдений за ветрами в верхних слоях атмосферы. Данные, собранные обычными радиозондами, начиная с середины 20 века, подтвердили существование циркуляции Хэдли. ^[18]

Ранние объяснения пассатов

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

В 15-16 веках наблюдения за морской погодой имели большое значение для морского транспорта . Сборники этих наблюдений показали постоянство погодных условий из года в год и значительную сезонную изменчивость. ^[71] Преобладание засушливых условий и слабых ветров на широте около 30°, а также пассатов, направленных к экватору ближе к экватору, что отражается в северном и южном полушариях, стало очевидным к 1600 году. Первые попытки ученых объяснить аспекты глобальных ветровых режимов часто сосредотачивался на пассатах, поскольку предполагалось, что устойчивость ветров предвещает простой физический механизм. Галилео Галилей предположил, что пассаты возникают из-за того, что атмосфера отстает от более высокой скорости тангенциального вращения Земли в низких широтах, что приводит к пассатам на запад, направленным противоположно вращению Земли. ^[72]

В 1685 году английский эрудит Эдмунд Галлей на дебатах, организованных Королевским обществом, предположил , что пассаты возникают в результате разницы температур с востока на запад, возникающей в течение дня в тропиках. ^[73] В модели Галлея по мере вращения Земли место максимального нагревания от Солнца перемещалось на запад по поверхности Земли. Это привело бы к подъему воздуха, и Галлей утверждал, что за счет сохранения массы воздух будет перемещаться в область откачанного воздуха, создавая пассаты. Гипотеза Галлея подверглась критике со стороны его друзей, которые отметили, что его модель приведет к изменению направления ветра в течение дня, а не к устойчивому пассату. ^[72] Галлей признался в личной переписке с Джоном Уоллисом , что «Ваше сомнение в моей гипотезе решения проблемы пассатов делает меня менее уверенным в ее истинности». ^[74] Тем не менее, формулировка Галлея была включена в Энциклопедию Чемберса и Большую энциклопедию , став наиболее широко известным объяснением пассатов до начала 19 века. ^[72] Хотя его объяснение пассатов было неверным, Галлей правильно предсказал, что приземные пассаты должны сопровождаться противоположным потоком вверх после сохранения массы. ^[75]

Объяснение Джорджа Хэдли

Концепция Хэдли атмосферной циркуляции включала большие циркуляции, охватывающие все полушария.

Неудовлетворенный предыдущими объяснениями пассатов, Джордж Хэдли предложил альтернативный механизм в 1735 году. ^[76] Гипотеза Хэдли была опубликована в статье «О причине общих пассатов» в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society . ^[77] Как и Галлей, объяснение Хэдли рассматривало пассаты как проявление движения воздуха, заменяющего поднимающийся теплый воздух. Однако область подъема воздуха, вызывающая этот поток, располагалась в более низких широтах. Понимая, что тангенциальная скорость вращения Земли была самой высокой на экваторе и замедлялась по мере продвижения к полюсу, Хэдли предположил, что, поскольку воздух с более низким импульсом из более высоких широт будет двигаться к экватору, чтобы заменить поднимающийся воздух, он сохранит свой импульс и, таким образом, повернет на запад. Точно так же восходящий воздух с более высоким импульсом будет распространяться к полюсам, изгибаясь на восток, а затем опускаясь по мере охлаждения, образуя западные ветры в средних широтах. ^[76] Объяснение Хэдли подразумевало существование охватывающих полушария циркуляционных ячеек в северном и южном полушариях, простирающихся от экватора до полюсов, ^[78] хотя он опирался на идеализацию земной атмосферы, в которой отсутствовала сезонность или асимметрия океанов и континенты. ^[79] Его модель также предсказала быстрые восточные пассаты со скоростью около 37 м/с (130 км/ч; 83 миль в час), ^[76] хотя он утверждал, что действие поверхностного трения в течение нескольких дней замедлило воздух до наблюдаемые скорости ветра. ^[80] Колин Маклорен распространил модель Хэдли на океан в 1740 году, утверждая, что меридиональные океанские течения подвержены одинаковым отклонениям на запад или восток. ^[76]

Хэдли не был широко известен своей теорией из-за отождествления со своим старшим братом Джоном Хэдли и Галли; его теория не получила большого признания в научном сообществе на протяжении более столетия из-за ее 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 Рон д'Аламбер дал математическую формулировку глобальных ветров, но не принял во внимание солнечное нагревание и объяснил ветры гравитационным воздействием Солнца и Луны . Иммануил Кант , также неудовлетворенный объяснением Галлея пассатов, опубликовал объяснение пассатов и западных ветров в 1756 году с теми же рассуждениями, что и Хэдли. ^[82] Во второй половине XVIII века Пьер-Симон Лаплас разработал ряд уравнений , устанавливающих прямое влияние вращения Земли на направление ветра. ^[83] Швейцарский ученый Жан-Андре Делюк опубликовал в 1787 году объяснение пассатов, аналогичное гипотезе Хэдли, связывая дифференциальное нагревание и вращение Земли с направлением ветров. ^[84]

Английский химик Джон Дальтон был первым, кто явно приписал объяснение Хэдли пассатов Джорджу Хэдли, упомянув работу Хэдли в его книге 1793 года «Метеорологические наблюдения и очерки» . ^[85] В 1837 году «Философский журнал» опубликовал новую теорию ветровых потоков, разработанную Генрихом Вильгельмом Давом без ссылки на Хэдли, но аналогичным образом объясняющую направление пассатов как находящееся под влиянием вращения Земли. В ответ Далтон позже написал письмо редактору журнала, рекламируя работу Хэдли. ^[86] Впоследствии Дав так часто доверял Хэдли, что всеобъемлющая теория стала известна как «принцип Хэдли-Дав», ^[87] популяризируя объяснение Хэдли пассатов в Германии и Великобритании . ^[88]

Критика объяснения Хэдли

Обычные радиозондовые пробы верхней тропосферы, начиная с 20-го века, предоставили первые прямые наблюдательные свидетельства циркуляции Хэдли.

Работы Гюстава Кориолиса , Уильяма Ферреля , Жана Бернара Фуко и Хенрика Мона в XIX 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 предположил 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-атмосферников, начиная с 1870-х годов, по поводу полноты и обоснованности объяснения Хэдли, которое узко объясняло поведение первоначально меридиональных движений. ^[87] Использование Хэдли поверхностного трения для объяснения того, почему пассаты были намного медленнее, чем предсказывало его теория, рассматривалось как ключевой недостаток его идей. Юго-западные движения, наблюдаемые в перистых облаках на высоте около 30 ° с.ш., еще больше опровергают теорию Хэдли, поскольку их движение было намного медленнее, чем предсказывала теория с учетом сохранения углового момента. ^[89] В 1899 году Уильям Моррис Дэвис , профессор физической географии Гарвардского университета , выступил с речью в Королевском метеорологическом обществе , критикуя теорию Хэдли за ее неспособность объяснить переход изначально несбалансированного потока к геострофическому равновесию . ^[90] Дэвис и другие метеорологи 20-го века признали, что движение частиц воздуха вдоль предполагаемой Хэдли циркуляции поддерживалось постоянным взаимодействием между градиентом давления и силами Кориолиса, а не сохранением только углового момента. ^[91] В конечном счете, хотя научное сообщество, изучающее атмосферу, считало общие идеи принципа Хэдли действительными, его объяснение рассматривалось как упрощение более сложных физических процессов. ^{[70] [92]}

Модель Хэдли глобальной циркуляции атмосферы, характеризующаяся циркуляционными ячейками по всему полушарию, также подверглась сомнению из-за погодных наблюдений, показывающих зону высокого давления в субтропиках и пояс низкого давления примерно на 60 ° широты. Такое распределение давления будет подразумевать поток в направлении полюса вблизи поверхности в средних широтах, а не поток в направлении экватора, подразумеваемый предполагаемыми ячейками Хэдли. Позже Феррел и Джеймс Томсон согласовали картину давления с моделью Хэдли, предложив циркуляционную ячейку, ограниченную более низкими высотами в средних широтах и ​​расположенную внутри более широких ячеек Хэдли, охватывающих все полушарие. Карл-Густав Россби в 1947 году предположил, что циркуляция Хэдли ограничивается тропиками, образуя часть динамично развивающегося и многоклеточного меридионального потока. ^{[93] [94]} Модель Россби напоминала аналогичную трехклеточную модель, разработанную Феррелом в 1860 году. ^[94]

Прямое наблюдение

Трехячеечная модель глобальной циркуляции атмосферы, в которой циркуляция, задуманная Хэдли, образует ее тропический компонент, была широко принята метеорологическим сообществом к началу 20 века. Однако существование ячейки Хэдли было подтверждено только погодными наблюдениями у поверхности, а ее предсказания 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

На глобальное распределение осадков в тропиках сильное влияние оказывает циркуляция Хэдли.

Циркуляция Хэдли оказывает одно из наиболее важных влияний на глобальный климат и обитаемость планет ^[4] , а также является важным переносчиком углового момента, тепла и водяного пара. ^{[96] [97]} Клетки Хэдли сглаживают температурный градиент между экватором и полюсами, делая внетропики мягче. ^[68] Глобальная картина осадков, состоящая из большого количества осадков в тропиках и отсутствия осадков в более высоких широтах, является следствием расположения восходящих и опускающихся ветвей ячеек Хэдли соответственно. ^[3] Вблизи экватора подъем влажного воздуха приводит к самым сильным осадкам на Земле. ^[4] Периодическое движение ITCZ ​​и, следовательно, сезонные изменения восходящих ветвей циркуляции Хэдли порождают мировые муссоны . ^[98] Нисходящее движение воздуха, связанное с опускающейся ветвью, приводит к расхождению поверхности , что соответствует выделению субтропических областей высокого давления . ^[3] Эти полупостоянные области высокого давления расположены 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 в основе опускающихся ветвей циркуляции Хэдли. ^{[4] [10]}

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

Последствия изменения климата

Естественная изменчивость

Палеоклиматические реконструкции пассатов и характера осадков предполагают, что циркуляция Хэдли изменилась в ответ на естественную изменчивость климата . Во время событий Генриха за последние 100 000 лет ячейка Хэдли в северном полушарии усилилась, а ячейка Хэдли в южном полушарии ослабла. Изменение инсоляции в период от среднего до позднего голоцена привело к миграции на юг восходящих и нисходящих ветвей ячейки Хэдли Северного полушария ближе к их современному положению. Годичные кольца из средних широт Северного полушария предполагают, что историческое положение ветвей ячеек Хэдли также сместилось в ответ на более короткие колебания, при этом нисходящая ветвь Северного полушария двигалась на юг во время положительных фаз Эль- Ниньо – Южного колебания и Тихоокеанского региона. десятилетних колебаний и на север во время соответствующих отрицательных фаз. Клетки Хэдли были смещены на юг между 1400–1850 годами, одновременно с засухой в некоторых частях Северного полушария. ^[100]

Расширение клеток Хэдли и изменения интенсивности

Наблюдаемые тенденции

Изменение климата привело к расширению циркуляции Хэдли к полюсам.

Согласно Шестому оценочному отчету МГЭИК (ДО6), циркуляция Хэдли, вероятно, расширилась, по крайней мере, с 1980-х годов в ответ на изменение климата , со средней степенью уверенности 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 в северном полушарии, которая при атмосферном реанализе показала более выраженную расширение с 1992 года. ^[103] Однако в AR6 также сообщается о средней достоверности того, что расширение ячейки Хэдли в северном полушарии находится в пределах диапазона внутренней изменчивости. Напротив, в AR6 было установлено, что вполне вероятно, что расширение ячейки Хэдли в южном полушарии к полюсу произошло из-за антропогенного влияния; ^[104] этот вывод был основан на климатических моделях CMIP5 и CMIP6 . ^[8]

Исследования дали широкий диапазон оценок скорости расширения тропиков за счет использования различных показателей; оценки, основанные на свойствах верхней тропосферы, обычно дают более широкий диапазон значений. ^[105] Степень расширения циркуляции варьируется в зависимости от сезона, причем тенденции летом и осенью более масштабны 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 клетки 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, вырабатываемая глобальной циркуляцией Хэдли, увеличивалась в среднем на 0,54 ТВт в год, что соответствует увеличению поступления энергии в циркуляцию за счет потепления ТПМ 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 реанализов, климатические модели CMIP5 изображают 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 скрытого тепловыделения 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 из высоты тропопаузы. Потепление тропосферы увеличивает высоту тропопаузы, позволяя верхней полярной ветви ячеек Хэдли распространяться дальше, что приводит к расширению ячеек. ^[111] Результаты климатических моделей показывают, что влияние внутренней изменчивости (например, от тихоокеанских десятилетних колебаний) и антропогенного влияния на расширение циркуляции Хэдли с 1980-х годов было сопоставимым. ^[8] Человеческое влияние наиболее очевидно в расширении ячейки Хэдли Южного полушария; ^[8] ДО6 оценил среднюю степень достоверности 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 по сравнению с другими широтами как в Северном, так и в Южном полушариях. Повышенное субтропическое тепло может способствовать расширению циркуляции к полюсу за счет смещения субтропических струйных и бароклинных вихрей к полюсу. ^{[8] [113]} Расширение ячейки Хэдли в южном полушарии в южном полушарии южным летом в Пятом оценочном отчете МГЭИК (AR5) было объяснено истощением стратосферного озона на основе моделирования модели CMIP5, в то время как моделирование CMIP6 не показало явного сигнала. . ^[8] Истощение озонового слоя, вероятно, может повлиять на циркуляцию Хэдли за счет увеличения радиационного охлаждения в нижней стратосфере; это увеличило бы фазовую скорость бароклинных вихрей и сместило бы их к полюсу, что привело бы к расширению ячеек Хэдли. ^[113] Были предложены другие вихревые механизмы расширения ячеек Хэдли, включающие изменения бароклинности , обрушение волн и другие проявления нестабильности. ^[114] Во внетропических зонах Северного полушария растущая концентрация черного углерода и тропосферного озона может быть основным фактором, способствующим расширению клеток Хэдли в этом полушарии бореальным летом. ^[106]

Прогнозы климатических моделей показывают, что продолжающееся увеличение концентрации парниковых газов приведет к дальнейшему расширению циркуляции Хэдли. ^[96] Однако моделирование с использованием исторических данных показывает, что воздействие парниковых газов может составлять около 0,1° за десятилетие расширения тропиков. ^[114] Хотя расширение ячеек Хэдли из-за изменения климата происходило одновременно с увеличением их интенсивности на основе атмосферных повторных анализов, ^{[101] [102]} проекции климатических моделей обычно показывают ослабление циркуляции в тандеме с расширением циркуляции конец 21 века. ^{[115] [110]} Более долгосрочное увеличение концентрации углекислого газа может привести к ослаблению циркуляции Хэдли в результате уменьшения радиационного охлаждения в тропосфере вблизи опускающихся ветвей циркуляции. ^[116] Однако изменения в океанической циркуляции в тропиках могут ослабить изменения интенсивности и ширины ячеек Хэдли за счет уменьшения тепловых контрастов. ^{[117] [118]}

Изменения погодных условий

Изменения в ячейке Хэдли из-за изменения климата могут повлиять на глобальные тенденции осадков.

Расширение циркуляции Хэдли из-за изменения климата связано с изменениями региональных и глобальных погодных условий. ^[119] Расширение тропиков может сместить пояс тропических дождей , расширить субтропические пустыни и усугубить лесные пожары и засуху. ^[120] Документированное смещение и расширение субтропических хребтов связано с изменениями в циркуляции Хэдли, включая расширение субтропического максимума на запад над северо-западной частью Тихого океана, изменениями в интенсивности и положении Азорского максимума , а также смещением и интенсификацией к полюсу. субтропического пояса высокого давления в Южном полушарии. Эти изменения повлияли на региональные количества и изменчивость осадков, включая тенденции засушивания над южной Австралией, северо-восточным Китаем и северной частью Южной Азии . В ДО6 оценены ограниченные доказательства того, что расширение ячейки Хэдли в северном полушарии могло частично привести к более засушливым условиям в субтропиках и к расширению засушливости к полюсам во время бореального лета. ^[121] Изменения количества осадков, вызванные изменениями циркуляции Хэдли, могут привести к изменениям региональной влажности почвы , причем моделирование показывает наиболее значительное снижение в Средиземном море , Южной Африке и юго-западе США . ^[119] Однако одновременные эффекты изменения структуры приземной температуры над сушей приводят к неопределенности относительно влияния расширения ячеек Хэдли на высыхание субтропических территорий. ^[122]

Климатическое моделирование показывает, что сдвиг положения 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 низким уровнем морской первичной продукции . ^[120] Уменьшение количества внетропических циклонов в регионах траектории штормов в модельных прогнозах частично обусловлено расширением ячеек Хэдли. ^[124] Сдвиги циркуляции Хэдли к полюсу связаны со сдвигами в траекториях тропических циклонов в Северном и Южном полушариях, ^[121] включая тенденцию к полюсам в тех местах, где штормы достигли своей максимальной интенсивности. ^[125]

Внеземные циркуляции Хэдли

Циркуляция Хэдли может присутствовать и на других планетах, включая Марс .

За пределами Земли любую термически прямую циркуляцию, при которой воздух циркулирует меридионально через градиенты инсоляции планетарного масштаба, можно описать как циркуляцию Хэдли. ^[21] Земная атмосфера, подверженная избыточному экваториальному нагреву, имеет тенденцию поддерживать осесимметричную циркуляцию Хэдли с восходящими движениями вблизи экватора и опусканием в более высоких широтах. ^[126] Предполагается, что дифференциальное нагревание 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] Хоть и менее изученные, 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, причем более высокая скорость вращения приводит к более сжатым ячейкам Хэдли (с более ограниченной протяженностью в сторону полюса) и более клеточная глобальная меридиональная циркуляция. ^[130] Более медленная скорость вращения уменьшает эффект Кориолиса, тем самым уменьшая меридиональный градиент температуры, необходимый для поддержания струи на границе ячейки Хэдли, обращенной к полюсу, и, таким образом, позволяя ячейке Хэдли распространяться дальше в направлении полюса. ^[28]

Медленно вращающиеся планеты или спутники, такие как Титан , могут поддерживать более широкие циркуляции Хэдли с восходящими ветвями и конвекцией ближе к полярным регионам.

Венера , которая вращается медленно, может иметь клетки Хэдли, которые простираются дальше к полюсу, чем земные, и простираются от экватора до высоких широт в каждом из северного и южного полушарий. ^{[21] [131]} Его широкая циркуляция Хэдли могла бы эффективно поддерживать почти изотермическое распределение температуры между полюсом планеты и экватором и вертикальные скорости около 0,5 см/с (0,018 км/ч; 0,011 миль в час). ^{[132] [131]} Наблюдения за химическими индикаторами , такими как окись углерода, предоставляют косвенное свидетельство существования венерианской циркуляции Хэдли. ^[133] Наличие полярных ветров со скоростью примерно до 15 м/с (54 км/ч; 34 миль в час) на высоте 65 км (40 миль) обычно считается связанным с верхней ветвью ячейки Хэдли. , ^[134] который может располагаться на высоте 50–65 км (31–40 миль) над поверхностью Венеры. ^[133] Медленные вертикальные скорости, связанные с циркуляцией Хэдли, не были измерены, хотя они, возможно, внесли свой вклад в вертикальные скорости, измеренные миссиями Вега и Венера . ^[134] Ячейки Хэдли могут простираться примерно до 60° широты, к экватору струйного течения средней широты, разграничивающего границу между предполагаемой ячейкой Хэдли и полярным вихрем . ^[133] В атмосфере планеты могут наблюдаться две циркуляции Хэдли: одна у поверхности, а другая на уровне верхнего слоя облаков . Венерианская циркуляция Хэдли 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 циркуляцией Хэдли на Земле. ^[135] Эта большая сезонность является результатом уменьшения тепловой инерции в результате отсутствия океана и более тонкой атмосферы планеты. ^{[21] [136]} Кроме того, эксцентриситет орбиты Марса приводит к более сильной и широкой ячейке Хэдли во время северной зимы по сравнению с южной зимой. В течение большей части марсианского года, когда преобладает одна ячейка Хэдли, ее восходящая и опускающаяся ветви располагаются на 30° и 60° широты соответственно при моделировании глобального климата. ^[137] Вершины ячеек Хэдли на Марсе могут достигать высоты (около 60 км (37 миль) над уровнем моря) и быть менее выраженными по сравнению с Землей из-за отсутствия сильной тропопаузы на Марсе. ^{[135] [138]} В то время как скрытый нагрев от фазовых изменений, связанных с водой, вызывает большую часть восходящего движения в циркуляции Хэдли на Земле, подъем в циркуляции Хэдли на Марсе может быть вызван радиационным нагревом поднятой пыли и усилен конденсацией углекислого газа вблизи полярная ледяная шапка зимнего полушария Марса, увеличивающая градиенты давления. ^[21] В течение марсианского года поток массы циркуляции Хэдли колеблется от 10 ⁹ кгс ^-1 во время равноденствий до 10 ¹⁰ во время солнцестояний. ^[139]

Циркуляция Хэдли может также присутствовать в атмосфере Титана, спутника Сатурна . Как и Венера, медленная скорость вращения Титана может поддерживать пространственно широкую циркуляцию Хэдли. ^[131] Моделирование общей циркуляции атмосферы Титана предполагает наличие кросс-экваториальной ячейки Хэдли. Эта конфигурация соответствует меридиональным ветрам, наблюдаемым космическим кораблем «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 к полюсу, при этом теплый газ поднимается в летнем полушарии и опускается в зимнем полушарии. ^[141] Двухъячеечная конфигурация с восхождением вблизи экватора присутствует в моделировании в течение ограниченного переходного периода вблизи равноденствий. ^[142] Распределение конвективных метановых облаков на Титане и наблюдения с космического корабля «Гюйгенс» позволяют предположить, 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 в результате подъема, 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 проявляется в подъеме воздуха над более теплыми областями и опускании воздуха в более холодных регионах, в результате чего тепло добавляется под более высоким давлением, чем при отводе тепла. Это отличается от термически непрямой циркуляции, при которой входная механическая энергия позволяет воздуху подниматься над более холодными областями и опускаться над более теплыми областями. Охлаждение аналогично термически непрямой циркуляции. ^[1]
2. Меридиональные движения происходят в направлении севера или юга по линиям долготы , а зональные движения - в направлении запада или востока по линиям широты .
3. Бореальный и южный полушария относятся к Северному и Южному полушарию соответственно. Например, бореальное лето относится к лету в Северном полушарии, которое происходит одновременно с южной зимой (зимой в Южном полушарии).

Рекомендации

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

Источники

• Бейнс, Питер Г. (декабрь 2006 г.). «Зональная структура циркуляции Хэдли». Достижения в области атмосферных наук . 23 (6): 869–883. Бибкод : 2006AdAtS..23..869B. дои : 10.1007/s00376-006-0869-5. S2CID  122789933.
• Барнстон, Энтони (19 мая 2014 г.). «Как ЭНСО приводит к каскаду глобальных воздействий». Блог ЭНСО . Климат.gov . Проверено 21 февраля 2023 г.
• Берстин, Гарольд Л. (июль 1966 г.). «Ранние объяснения роли вращения Земли в циркуляции атмосферы и океана». Исида . 57 (2): 167–187. дои : 10.1086/350111. S2CID  143440178.
• Чемке, Р.; Полвани, LM (16 сентября 2018 г.). «Циркуляция океана снижает реакцию клеток Хэдли на увеличение выбросов парниковых газов». Письма о геофизических исследованиях . 45 (17): 9197–9205. Бибкод : 2018GeoRL..45.9197C. дои : 10.1029/2018GL079070. S2CID  53475613.
• Чемке, Рей; Полвани, Лоренцо М. (июль 2019 г.). «Противоположные тенденции тропической циркуляции в климатических моделях и в реанализах». Природа Геонауки . 12 (7): 528–532. Бибкод : 2019NatGe..12..528C. дои : 10.1038/s41561-019-0383-x. S2CID  195369498.
• Коннолли, Майкл; Коннолли, Ронан; Скоро, Вилли; Веласко Эррера, Виктор М.; Чионко, Родольфо Густаво; Куаранта, Нэнси Э. (30 октября 2021 г.). «Анализ закономерностей атмосферной циркуляции с использованием потоков массы, рассчитанных на основе измерений с помощью метеорологических шаров: Североатлантический регион на примере». Атмосфера . 12 (11): 1439. Бибкод : 2021Атмосфера..12.1439C. дои : 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 исследованиях глобальных изменений. Том. 21. Дордрехт, Нидерланды : Kluwer Academic Publishers . стр. 61–83. дои : 10.1007/978-1-4020-2944-8_3. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537. S2CID  124957243.
• Кустенис, Афина (2007). «Титан». В Макфаддене, Люси-Энн ; Вайсман, Пол Р.; Джонсон, Торренс В. (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (2-е изд.). Академическая пресса. стр. 467–482. Бибкод : 2007ess..book..467C. дои : 10.1016/B978-012088589-3/50029-3. ISBN 978-0-12-088589-3.
• Дель Генио, Энтони Д. (1997). «Тираж Хэдли». Энциклопедия планетарных наук . 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 обращения Хэдли». Эос, Транзакции, Американский геофизический союз . 84 (16): 147–148. Бибкод : 2003EOSTr..84..147D. дои : 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; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж : Издательство Кембриджского университета . стр. 1055–1210 . Проверено 8 февраля 2023 г.
• Даунлинг, Тимоти Э.; Шоумен, Адам П. (2007). «Земля как планета: атмосфера и океаны». В Макфаддене, Люси-Энн; Вайсман, Пол Р.; Джонсон, Торренс В. (ред.). Энциклопедия Солнечной системы (2-е изд.). Академическая пресса. стр. 169–188. Бибкод : 2007ess..book..169D. дои : 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, Николя; Кассу, Кристоф; Дюрак, Пол Дж.; Косака, Ю; МакГрегор, Шейн; Мин, Сын Ки; Моргенштерн, Олаф; Сунь, Ин. «Изменение состояния климатической системы». 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; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 423–552 . Проверено 31 января 2023 г.
• Фэн, Хуан; Ли, Цзяньпин ; Джин, Фей-Фей; Лю, Чжэнъюй; Чжао, Сен (октябрь 2019 г.). «Влияние Эль-Ниньо на реакцию циркуляции Хэдли на различные меридиональные структуры ТПО». Климатическая динамика . 53 (7–8): 3877–3891. Бибкод : 2019ClDy...53.3877F. дои : 10.1007/s00382-019-04756-7 . S2CID  146577611.
• Фризингер, Х. Ховард (1977). «Конец и начало». История метеорологии до 1800 года . Нью-Йорк: Публикации по истории науки. стр. 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; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 1211–1362 . Проверено 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.
• Джин, Рут; Бордони, Симона; Баттисти, Дэвид С.; Хуэй, Катрина (декабрь 2020 г.). «Муссоны, ITCZ ​​и концепция глобального муссона». Обзоры геофизики . 58 (4). Бибкод : 2020RvGeo..5800700G. дои : 10.1029/2020RG000700 . S2CID  222008679.
• Грин, Брайан; Маршалл, Джон (июнь 2017 г.). «Связь пассатов с демпферами циркуляции океана сдвигами ITCZ». Журнал климата . 30 (12): 4395–4411. Бибкод : 2017JCli...30.4395G. дои : 10.1175/JCLI-D-16-0818.1 . hdl : 1721.1/114587 . S2CID  102339614.
• Гротьян, Ричард (2002). «ОБЩИЙ ОБРАТ | Средние характеристики». В Холтоне, Джеймс Р .; Карри, Джудит А .; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. стр. 841–854. дои : 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 наклоном и большой сезонностью». Письма о геофизических исследованиях . 45 (24). arXiv : 1903.11656 . Бибкод : 2018GeoRL..4513213G. дои : 10.1029/2018GL080752 . S2CID  85542643.
• Гулев Сергей К.; Торн, Питер В.; Ан, Джинхо; Дентенер, Фрэнк Дж.; Домингес, Катя М.; Герланд, Себастьян; Гонг, Даойи; Кауфман, Даррелл С.; Ннамчи, Гиацинт С.; Каас, Йоханнес; Ривера, Хуан А.; Сатьендранатх, Шубха; Смит, Шэрон Л.; Тревин, Блэр; фон Шукманн, Карина; Восе, Рассел С. «Изменение состояния климатической системы». 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; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 287–422 . Проверено 31 января 2023 г.
• Го, И-Пэн; Тан, Же-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. Бибкод : 2018JCli...31.5319G. дои : 10.1175/JCLI-D-17-0788.1 . S2CID  134809292.
• Хаберле, РМ (2002). «ПЛАНЕТАРНЫЕ АТМОСФЕРЫ | Марс». В Холтоне, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. стр. 2338–2345. дои : 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». Философские труды Лондонского королевского общества . 39 (437): 58–62. Бибкод : 1735RSPT...39...58H. дои : 10.1098/rstl.1735.0014 . S2CID  186209280.
• Хартманн, Деннис Л. (2016). Глобальная физическая климатология (Второе изд.). Амстердам: Эльзевир. ISBN 978-0-12-328531-7. S2CID  128260404.
• Хастенрат, С. (2002). «ТРОПИЧЕСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ | Тропический климат». В Холтоне, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. стр. 2338–2345. дои : 10.1016/B0-12-227090-8/00416-4. ISBN 978-0-12-227090-1. OCLC  4934268705. S2CID  133129227.
• Хевисайд, К.; Чая, А. (октябрь 2013 г.). «Деконструкция теплопереноса ячейки Хэдли». Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 139 (677): 2181–2189. Бибкод : 2013QJRMS.139.2181H. дои : 10.1002/qj.2085. S2CID  55042407.
• Хидэ, Р.; Вулфендейл, А.; Ронан, К.; Чепмен, А.; Кук, А.; Хьюз, Д.В. (1993). «Эдмонд Галлей - память». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 34 (2): 135–148. Бибкод : 1993QJRAS..34..135H.
• Хоскинс, Би Джей; Ян, Г.-Ю.; Фонсека, РМ (январь 2020 г.). «Подробная динамика ячейки Хэдли в июне – августе». Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества . 146 (727): 557–575. Бибкод : 2020QJRMS.146..557H. дои : 10.1002/qj.3702 . S2CID  209902212.
• Хоскинс, Би Джей; Ян, Г.-Ю. (январь 2021 г.). «Подробная динамика ячейки Хэдли. Часть II: декабрь – февраль». Журнал климата . 34 (2): 805–823. Бибкод : 2021JCli...34..805H. дои : 10.1175/JCLI-D-20-0504.1 . S2CID  228987582.
• Ху, Ю.; Фу, К. (10 октября 2007 г.). «Наблюдаемое расширение циркуляции Хэдли к полюсу с 1979 года». Химия и физика атмосферы . 7 (19): 5229–5236. Бибкод : 2007ACP.....7.5229H. дои : 10.5194/acp-7-5229-2007 . OCLC  7180846668. S2CID  14808305.
• Ху, Юнюн; Хуан, Хан; Чжоу, Чен (май 2018 г.). «Расширение и ослабление циркуляции Хэдли в условиях глобального потепления». Научный вестник . 63 (10): 640–644. Бибкод : 2018SciBu..63..640H. дои : 10.1016/j.scib.2018.04.020 . PMID  36658884. S2CID  102949994.
• Хуан, Цзюньлин; МакЭлрой, Майкл Б. (1 апреля 2014 г.). «Вклад циркуляций Хэдли и Феррела в энергетику атмосферы за последние 32 года». Журнал климата . 27 (7): 2656–2666. Бибкод : 2014JCli...27.2656H. дои : 10.1175/JCLI-D-13-00538.1 . S2CID  131132431.
• Джеймс, Индиана (2002). «Хедли Циркуляция». В Холтоне, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. стр. 919–924. дои : 10.1016/B0-12-227090-8/00161-5. ISBN 9780122270901.
• Ли, Джун-Йи; Мароцке, Йохем; Бала, Говиндасами; Цао, Лонг; Корти, Сюзанна; Данн, Джон П.; Энгельбрехт, Франсуа; Фишер, Эрих; Файф, Джон К.; Джонс, Кристофер; Мэйкок, Аманда; Мутеми, Джозеф; Ндиай, 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; Бергер, Ян; Кауд, Нада; Чен, Ян; Гольдфарб, Лия; Гомис, Мелисса И.; Хуан, Мэнтянь; Лейтцелл, Кэтрин; Лонной, Элизабет; Мэтьюз, Дж. Б. Робин; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 553–672 . Проверено 2 февраля 2023 г.
• Леови, Конвей (июль 2001 г.). «Погода и климат на Марсе». Природа . 412 (6843): 245–249. дои : 10.1038/35084192. PMID  11449286. S2CID  4383943.
• Ли, Яди; Ли, Сичэнь; Се, Шан-Пин; Чжан, Ган; Ван, Чжо; Ван, Вэньчжу; Хоу, Юронг (27 декабря 2022 г.). «Региональный взгляд на циркуляцию Хэдли и ее неопределенности среди различных наборов данных: распространение в наборах данных реанализа». Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 127 (24). Бибкод : 2022JGRD..12736940L. дои : 10.1029/2022JD036940. S2CID  254492230.
• Лю, Юсен; Гун, Чжаньцю; Сунь, Ченг; Ли, Цзяньпин; Ван, Линь (29 октября 2020 г.). «Многодесятилетние качели силы циркуляции Хэдли между двумя полушариями, вызванные многодесятилетней изменчивостью Атлантики». Границы в науках о Земле . 8 : 580457. Бибкод :2020FrEaS...8..501L. дои : 10.3389/feart.2020.580457 . S2CID  225097041.
• Лоренц, Эдвард Н. (1967). Природа и теория общей циркуляции атмосферы (PDF) (Отчет). Всемирная метеорологическая организация. S2CID  118888070 . Проверено 21 февраля 2023 г.
• Ма, Цзянь; Чедвик, Робин; Со, Кён Хван; Донг, Чанмин; Хуан, Банда; Фольц, Грегори Р.; Цзян, Джонатан Х. (30 мая 2018 г.). «Реакция тропической атмосферной циркуляции на изменение климата и связь с гидрологическим циклом». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 46 (1): 549–580. Бибкод : 2018AREPS..46..549M. doi : 10.1146/annurev-earth-082517-010102. S2CID  133695251.
• Мангольд, Н.; Барату, Д.; Витассе, О.; Энкреназ, Т .; Сотин, К. (декабрь 2016 г.). «Марс: маленькая планета земной группы». Обзор астрономии и астрофизики . 24 (1): 15. Бибкод : 2016A&ARv..24...15M. дои : 10.1007/s00159-016-0099-5 . S2CID  125427086.
• Митчелл, Джонатан Л.; Пьеррембер, Раймонд Т.; Фриерсон, Дарган М.В.; Кабальеро, Родриго (сентябрь 2009 г.). «Влияние термодинамики метана на сезонную конвекцию и циркуляцию в модельной атмосфере Титана». Икар . 203 (1): 250–264. Бибкод : 2009Icar..203..250M. дои : 10.1016/j.icarus.2009.03.043. S2CID  30415142.
• Митчелл, Джонатан Л.; Лора, Хуан М. (29 июня 2016 г.). «Климат Титана». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 44 (1): 353–380. Бибкод : 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 реанализах: климатология, изменчивость и изменения». Журнал климата . 26 (10): 3357–3376. Бибкод : 2013JCli...26.3357N. дои : 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». Погода . 63 (11): 335–338. Бибкод : 2008Wthr...63..335P. дои : 10.1002/wea.228. S2CID  122228338.
• Перссон, Андерс (февраль 2009 г.). «Принцип Хэдли: Часть 2 - Хэдли прославился благодаря немцам». Погода . 64 (2): 44–48. Бибкод : 2009Wthr...64...44P. дои : 10.1002/wea.239. S2CID  120383464.
• Перссон, Андерс (апрель 2009 г.). «Принцип Хэдли: Часть 3 - Хэдли и британцы». Погода . 64 (4): 93–96. Бибкод : 2009Wthr...64...93P. дои : 10.1002/wea.240. S2CID  122342420.
• Пиковник, Матич; Заплотник, Жига; Болька, Лина; Жагар, Неделька (14 июня 2022 г.). «Показатели силы циркуляции Хэдли и связанные с ней тенденции циркуляции». Динамика погоды и климата . 3 (2): 625–644. Бибкод : 2022WCD.....3..625P. doi : 10.5194/wcd-3-625-2022 . HDL : 11250/3056436 . S2CID  249691871.
• Цянь, Вэйхун; Ву, Кайджун; Лян, Хаоюань (июль 2016 г.). «Арктические и антарктические клетки в тропосфере». Теоретическая и прикладная климатология . 125 (1–2): 1–12. Бибкод : 2016ThApC.125....1Q. doi : 10.1007/s00704-015-1485-z. S2CID  117860891.
• Цюань, Сяо-Вэй; Диас, Генри Ф.; Херлинг, Мартин П. (2004). «Изменения в тропической клетке Хэдли с 1950 года». В Диасе, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 85–120. дои : 10.1007/978-1-4020-2944-8_4. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Ранну, П.; Монмессен, Ф.; Урдэн, Ф.; Лебоннуа, С. (13 января 2006 г.). «Широтоное распределение облаков на Титане». Наука . 311 (5758): 201–205. Бибкод : 2006Sci...311..201R. дои : 10.1126/science.1118424. PMID  16410519. S2CID  1190978.
• Рид, PL (август 2011 г.). «Динамика и режимы обращения планет земной группы». Планетарная и космическая наука . 59 (10): 900–914. Бибкод : 2011P&SS...59..900R. дои :10.1016/j.pss.2010.04.024. S2CID  121992875.
• Рид, ПЛ; Льюис, СР; Малхолланд, ДП (1 декабря 2015 г.). «Физика марсианской погоды и климата: обзор» (PDF) . Отчеты о прогрессе в физике . 78 (12): 125901. Бибкод : 2015РПФ...78л5901Р. дои : 10.1088/0034-4885/78/12/125901. PMID  26534887. S2CID  20087052.
• Рис, Карли Н.; Гарретт, Тимоти Дж. (15 июля 2019 г.). «Аналитическая оценка ширины ячеек Хэдли в Солнечной системе». Астрофизический журнал . 879 (2): 126. arXiv : 1903.00393 . Бибкод : 2019ApJ...879..126R. дои : 10.3847/1538-4357/ab1fde . S2CID  118910681.
• Санчес-Лавега, Агустин; Лебоннуа, Себастьян; Имамура, Такеши; Читай, Питер; Луз, Дэвид (ноябрь 2017 г.). «Атмосферная динамика Венеры». Обзоры космической науки . 212 (3–4): 1541–1616. Бибкод :2017ССРв..212.1541С. дои : 10.1007/s11214-017-0389-x. S2CID  126000099.
• Саха, Кшудирам (2008). «Общая циркуляция атмосферы». Атмосфера Земли: ее физика и динамика . Берлин: Шпрингер. стр. 311–331. ISBN 9783540784265. S2CID  116969173.
• Шлезингер, Уильям Х.; Бернхардт, Эмили С. (2020). "Атмосфера". Биогеохимия : 51–97. дои : 10.1016/B978-0-12-814608-8.00003-7. ISBN 978-0-12-814608-8. ПМЦ  7426726 .
• Шнайдер, Тапио (1 мая 2006 г.). «Общая циркуляция атмосферы». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 34 (1): 655–688. Бибкод : 2006AREPS..34..655S. doi :10.1146/annurev.earth.34.031405.125144. OCLC  4761083575. S2CID  13610462.
• Сеневиратне, Соня И.; Чжан, Сюэбин; Аднан, Мухаммед; Бади, Вафаэ; Деречински, Клодин; Ди Лука, Алехандро; Гош, Субимал; Искандар, Исхак; Коссин, Джеймс; Льюис, Софи; Отто, Фридерика; Пинто, Изидин; Сато, Масаки; Висенте-Серрано, Серджио М.; Венер, Майкл; Чжоу, Ботао. «Будущий глобальный климат: прогнозы на основе сценариев и краткосрочная информация». 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; Мэйкок, Томас К.; Уотерфилд, Тим; Елекчи, Озге; Ю, Ронг; Чжоу, Байцюань (ред.). Изменение климата 2021: Физическая научная основа, вклад Рабочей группы I в шестой оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (PDF) . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. стр. 1513–1766. дои : 10.1017/9781009157896.013 . Проверено 8 февраля 2023 г.
• Шоумен, Адам П.; Чо, Джеймс Ю.К.; Мену, Кристен (16 ноября 2009 г.). «Атмосферная циркуляция экзопланет». arXiv : 0911.3170v1 .
• Сорнатале, Фрэнк (июль 1990 г.). Обзор тропической циркуляции (PDF) (отчет). 557-е метеорологическое крыло. S2CID  127686444 . Проверено 31 января 2023 г.
• Стейтен, Пол В.; Лу, Цзянь; Грис, Кевин М.; Дэвис, Шон М.; Бирнер, Томас (сентябрь 2018 г.). «Пересмотр тропической экспансии». Природа Изменение климата . 8 (9): 768–775. Бибкод : 2018NatCC...8..768S. дои : 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. Бибкод : 1975JAtS...32.1005S. doi : 10.1175/1520-0469(1975)032<1005:TDOTAO>2.0.CO;2 . S2CID  120970571.
• Сведхем, Хокан; Титов Дмитрий Владимирович; Тейлор, Фредрик В.; Витасс, Оливье (29 ноября 2007 г.). «Венера как планета, более похожая на Землю». Природа . 450 (7170): 629–632. Бибкод : 2007Natur.450..629S. дои : 10.1038/nature06432. PMID  18046393. S2CID  1242297.
• Терци, Лукреция; Калиновский, Мартин; Шёппнер, Майкл; Вотава, Герхард (25 февраля 2019 г.). «Как прогнозировать сезонную погоду и муссоны с помощью радионуклидного мониторинга». Научные отчеты . 9 (1): 2729. Бибкод : 2019НатСР...9.2729Т. дои : 10.1038/s41598-019-39664-7 . ПМК  6390104 . PMID  30804412. S2CID  67860755.
• Тренберт, Кевин Э.; Степаньяк, Дэвид П. (15 ноября 2003 г.). «Бесшовный перенос атмосферной энергии к полюсу и последствия для циркуляции Хэдли». Журнал климата . 16 (22): 3706–3722. Бибкод : 2003JCli...16.3706T. doi : 10.1175/1520-0442(2003)016<3706:SPAETA>2.0.CO;2 . S2CID  59045377.
• Токано, Тецуя (ноябрь 2007 г.). «Приземные ветры на станции Гюйгенс на Титане: интерпретация с помощью модели общей циркуляции». Планетарная и космическая наука . 55 (13): 1990–2009. Бибкод : 2007P&SS...55.1990T. дои :10.1016/j.pss.2007.04.011. S2CID  120003346.
• Вуорела, Лори А. (1 июня 1948 г.). «Вклад в аэрологию тропической Атлантики». Журнал атмосферных наук . 5 (3): 115–117. Бибкод : 1948JAtS....5..115В. 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.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 173–202. дои : 10.1007/978-1-4020-2944-8_7. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Уоллес, Джон М. (2002). «ОБЩИЙ ОБРАЩЕНИЕ | Обзор». В Холтоне, Джеймс Р.; Карри, Джудит А.; Пайл, Джон А. (ред.). Энциклопедия атмосферных наук (1-е изд.). Амстердам: Академическая пресса. стр. 821–829. дои : 10.1016/B0-12-227090-8/00153-6. ISBN 978-0-12-227090-1. ОСЛК  4934268705.
• Уоллес, Джон М.; Хоббс, Питер В. (2006). Наука об атмосфере: вводный обзор (2-е изд.). Амстердам: Elsevier Academic Press. ISBN 9780127329512. S2CID  128563868.
• Вебстер, Питер Дж. (2004). «Элементарное обращение Хэдли». В Диасе, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Достижения в исследованиях глобальных изменений. Том. 21. Дордрехт, Нидерланды : Kluwer Academic Publishers. стр. 9–60. дои : 10.1007/978-1-4020-2944-8_2. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.
• Векслер, Х. (октябрь 1954 г.). «Транспортные проблемы в атмосфере». Труды Национальной академии наук . 40 (10): 956–966. Бибкод : 1954PNAS...40..956W. дои : 10.1073/pnas.40.10.956 . ПМК  534200 . S2CID  129775796.
• Валлис, Джеффри К. (2017). Гидродинамика атмосферы и океана: основы и крупномасштабная циркуляция (второе изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. Бибкод : 2017aofd.book.....V. дои : 10.1017/9781107588417. ISBN 9781107065505.
• Сиань, Тао; Ся, Цзинвэнь; Вэй, Вэй; Чжан, Цзэхуа; Ван, Руи; 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.
• Се, Шан-Пин (2004). «Форма континентов, взаимодействие воздуха и моря и восходящая ветвь циркуляции Хэдли». В Диасе, Генри Ф.; Брэдли, Рэймонд С. (ред.). Циркуляция Хэдли: настоящее, прошлое и будущее . Достижения в исследованиях глобальных изменений. Том. 21. Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. стр. 121–152. дои : 10.1007/978-1-4020-2944-8_5. ISBN 9789048167524. OCLC  5679100537.