Общей циркуляцией атмосферы называется совокупность основных движений воздуха планетарных размеров, посредством которых осуществляется обмен воздушных масс в горизонтальном и в вертикальном направлениях в тропосфере и нижней стратосфере до высоты примерно 20 км (граница географической оболочки).
Простейшее сопоставление горизонтальной протяженности атмосферы (расстояние от экватора до полюса 10002 км) и вертикальной ее мощности (20 км) показывает, что большее количество момента движения в общей циркуляции атмосферы приходится на горизонтальный перенос и меньшее на вертикальный. Даже в экваториальном поясе, где дуют постоянные пассаты, на вертикальную циркуляцию приходится только 14%, а 86%—на горизонтальную составляющую обмена (Погосян, 1970).
Однако роль вертикального переноса выражается не только количественными показателями. В выпадении осадков или иссушении воздуха решающее значение имеют восходящие и нисходящие токи. С восходящими движениями воздуха связано выделение скрытой теплоты парообразования, играющей решающую роль во всем режиме тропосферы.
На основании наземного изучения атмосферного давления и распределения осадков А. И. Воейков в 1884 г. описал общую циркуляцию атмосферы, уделив основное внимание движениям воздуха в нижних слоях и связи с ними атмосферных осадков.
В 1921 г. норвежский климатолог В. Бьёркнес разработал схему общей циркуляции атмосферы, согласно которой в каждом полушарии есть три кольца движения воздуха.
Первое кольцо охватывает тропические широты и включает восходящие токи воздуха над экватором (барический минимум), перенос его к тропикам ветрами ЗСЗ направления в северном и ЗЮЗ в южном полушариях, опускание на широтах около 30° (барические максимумы) и возвращение воздуха пассатами к экватору.
Второе кольцо находится в умеренных широтах и состоит из западных ветров, дующих из тропических барических максимумов, подъема воздуха на Умеренном и Арктическом фронтах и переноса его вверху, с одной стороны, в тропические широты, а с другой к полюсам.
Третье, полярное, кольцо включает опускание воздуха близ полюсов, перенос его к Арктическому и Антарктическому фронтам и восходящие движения на фронтах.
Главная движущая сила циркуляции атмосферы, по Бьёркнесу, заключается в подъеме теплого экваториального воздуха.
Хотя схемы А. И. Воейкова и В. Бьёркнеса и объясняют важные черты барического поля приземной тропосферы, они, будучи составленными до изучения тропосферы на всех высотах, не отражают всех сложных движений воздушных масс.
В 40-х годах циркуляции атмосферы были посвящены многие исследования. Они значительно усовершенствовали классическую схему. Затем Б. П. Алисов, О. А. Дроздов и Е. С. Рубинштейн (1952) дали характеристику климата как результата процессов общей циркуляции атмосферы, создали динамическую климатологию. В это же время циркуляцию воздуха изучал Г. Флён (ФРГ).
Познанию динамики атмосферы во второй половине XX в. способствовало, во-первых, развитие океанологии, позволившее рассматривать атмо- и гидросферу как единую систему, в частности оценить роль испарения воды и скрытой теплоты парообразования в циркуляции атмосферы, во-вторых, применение космических методов изучения Земли, давшее новые материалы о динамике верхней тропосферы и позволившее по-новому объяснить и приземные ветры.
На базе нового фактического материала и создана схема циркуляции атмосферы.
Циркуляция атмосферы, как и всякий процесс, основана на потреблении энергии. Ее источником является солнечное тепло. Циркуляция зарождается там, где Земля усваивает наибольшее количество солнечной энергии,— в жарком поясе, особенно в тропических его зонах.
