为什么哈德利细胞呈30度下降?

Question

乔治·哈德利(George Hadley)最初的哈德利单元模型是这样描述的:空气在赤道处被加热，上升，然后向上移动到极点，在那里它会冷却并下降。与此同时，地表空气会向赤道移动，取代上升的热空气，形成一个巨大的哈德利环流，如下图所示:

然而，Hadley单元的现代概念是这样的:空气在赤道上升，而与纬度成30°角的空气下降，风在表面向赤道移动，风在高空向两极移动，形成一个Hadley单元。现代概念的极地单元也以同样的方式工作，不同的是，在这个单元中膨胀的热空气来自于60°纬度，而不是来自赤道。

为什么哈德利环流中的空气在纬度30°时下降，而不是像哈德利最初提出的那样一直下降到两极?为什么空气在纬度60°时再次上升，形成极环流?

Answer 1

哈德利电池被提出并且只适用于非旋转的地球。当我们考虑地球的自转时，我们也必须考虑科里奥利力。由于这种力，空气不能以一个不受阻碍的气团从赤道到两极或返回。所以在一起的细胞数量一定是奇数，这样在相邻细胞中上升和下降的空气就会朝着正确的方向。考虑到东风和西风信风的各种观测结果，一个3单元模型最好地解释了我们的大气环流。地球上最干燥和干旱地区的大部分都位于哈德利环流下降分支下的区域，大约在30度纬度，这也支持3单元模型。

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Answer 2

空气通常在30度时下沉，因为在这个纬度上，温度足够低，可以下沉。

你的问题是为什么空气在60度上升;这显然不是由于对流，因为这里的绝缘已经不再那么强烈，而是由于锋面隆起。当暖空气在大约60度的高度遇到来自两极的较冷气团时，密度较小的暖空气被迫上升到较冷气团上方。