Климат — это многолетний режим погоды, характерный для той или иной местности. Он проявляется в закономерной смене всех наблюдаемых в этой местности типов погоды.
Климат оказывает влияние на живую и неживую природу. В тесной зависимости от климата находятся водные объекты, почва, растительность, животные. Отдельные отрасли экономики, прежде всего сельское хозяйство, также очень сильно зависят от климата.
Климат формируется в результате взаимодействия многих факторов: количества солнечной радиации, поступающей на земную поверхность; циркуляции атмосферы; характера подстилающей поверхности. При этом климатообразующие факторы сами зависят от географических условий данной местности, прежде всего от географической широты .
Географическая широта местности определяет угол падения солнечных лучей, получение определенного количества тепла. Однако получение тепла от Солнца зависит еше и от близости океана . В местах, находящихся вдали от океанов, осадков выпадает немного, да и режим их выпадения отличается неравномерностью (в теплый период больше, чем в холодный), облачность невысокая, зима холодная, лето теплое, годовая амплитуда температуры большая. Такой климат называется континентальным, так как он типичен для мест, расположенных в глубине континентов. Над водной поверхностью формируется морской климат, для которого характерны: плавный ход температуры воздуха, с небольшими суточными и годовыми амплитудами температур, большая облачность, равномерное и достаточно большое количество атмосферных осадков.
Большое влияние на климат оказывают и морские течения . Теплые течения согревают атмосферу в тех районах, где они протекают. Так, например, теплое Северо-Атлантическое течение создает благоприятные условия для произрастания лесов в южной части Скандинавского полуострова, при этом большая часть острова Гренландия, лежащего примерно на тех же широтах, что и Скандинавский полуостров, но находящегося вне зоны влияния теплого течения, круглый год покрыта толстым слоем льда.
Большая роль в формировании климата принадлежит рельефу . Вы уже знаете, что с подъемом местности на каждый километр температура воздуха понижается на 5-6 °С. Поэтому на высокогорных склонах Памира средняя годовая температура — 1 °С, хотя находится он чуть севернее тропика.
Большое влияние на климат оказывает расположение горных хребтов. Например, Кавказские горы задерживают влажные морские ветры, и на их наветренных склонах, обращенных к Черному морю, выпадает значительно больше осадков, чем на подветренных. При этом горы служат препятствием для холодных северных ветров.
Проявляется зависимость климата и от господствующих ветров . На территории Восточно-Европейской равнины в течение почти всего года преобладают западные ветры, приходящие с Атлантического океана, поэтому зимы на этой территории сравнительно мягкие.
Районы Дальнего Востока находятся под действием муссонов. Зимой здесь постоянно дуют ветры из глубины материка. Они холодные и очень сухие, поэтому осадков выпадает мало. Летом, наоборот, ветры приносят с Тихого океана много влаги. Осенью, когда ветер с океана утихает, погода обычно стоит солнечная, тихая. Это лучшее время года в данном районе.
Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений за погодой (в умеренных широтах используются 25-50-летние ряды; в тропиках их длительность может быть меньше), прежде всего над следующими основными метеорологическими элементами: атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра, температурой и влажностью воздуха, облачностью и атмосферными осадками. Учитывают также продолжительность солнечной радиации, дальность видимости, температуру верхних слоев почвы и водоемов, испарение воды с земной поверхности в атмосферу, высоту и состояние снежного покрова, различные атмосферные явления и наземные гидрометеоры (росу, гололед, туманы, грозы, метели и пр.). В XX в. в число климатических показателей вошли характеристики элементов теплового баланса земной поверхности, таких как суммарная солнечная радиация, радиационный баланс, величины теплообмена между земной поверхностью и атмосферой, затраты тепла на испарение. Применяются также комплексные показатели, т. е. функции нескольких элементов: различные коэффициенты, факторы, индексы (например, континентальности, засушливости, увлажнения) и пр.
Климатические пояса
Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и пр. носят название климатических норм: соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет и пр. рассматриваются как отклонение от этих норм.
Карты с показателями климата называют климатическими (карта распределения температуры, карта распределения давления и др.).
В зависимости от температурных условий, преобладающих воздушных масс и ветров выделяют климатические пояса .
Основными климатическими поясами являются:
- экваториальный;
- два тропических;
- два умеренных;
- арктический и антарктический.
Между основными поясами расположены переходные климатические пояса: субэкваториальный, субтропический, субарктический, субантарктический. В переходных поясах воздушные массы меняются по сезонам. Они поступают сюда из соседних поясов, поэтому климат субэкваториального пояса летом сходен с климатом экваториального пояса, а зимой — с климатом тропического; климат субтропических поясов летом сходен с климатом тропических, а зимой — с климатом умеренных поясов. Это связано с сезонным перемещением над земным шаром поясов атмосферного давления вслед за Солнцем: летом — к северу, зимой — к югу.
Климатические пояса подразделяются на климатические области . Так, например, в тропическом поясе Африки выделяют области тропического сухого и тропического влажного климата, а в Евразии субтропический пояс подразделяется на области средиземноморского, континентального и муссонного климата. В горных областях формируется высотная поясность вследствие того, что с высотой температура воздуха понижается.
Разнообразие климатов Земли
Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Приведем примеры типов климата, преобладающих на обширных территориях (табл. 1).
Арктический и антарктический климатические пояса
Антарктический и арктический климат господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже О °С. В темное зимнее время года эти регионы совершенно не получают солнечной радиации, хотя там бывают сумерки и полярные сияния. Даже летом солнечные лучи падают на земную поверхность под небольшим углом, что снижает эффективность прогрева. Большая часть приходящей солнечной радиации отражается льдом. Как летом, так и зимой в возвышенных районах Антарктического ледникового покрова преобладают низкие температуры. Климат внутренних районов Антарктиды гораздо холоднее климата Арктики, поскольку южный материк отличается большими размерами и высотами, а Северный Ледовитый океан смягчает климат, несмотря на широкое распространение паковых льдов. Летом во время коротких потеплений дрейфующий лед иногда тает. Осадки на ледниковых покровах выпадают в виде снега или мелких частичек ледяного тумана. Внутренние районы ежегодно получают всего 50-125 мм осадков, но на побережье может выпадать и более 500 мм. Иногда циклоны приносят в эти районы облачность и снег. Снегопады часто сопровождаются сильными ветрами, которые переносят значительные массы снега, сдувая его со скат. Сильные стоковые ветры с метелями дуют с холодного ледникового шита, вынося снег на побережье.
Таблица 1. Климаты Земли|
Тип климата |
Клима-тический пояс |
Сред-няя темпе-ратура, °С |
Режим и коли-чество атмо-сферных осадков, мм |
Циркуляция атмосферы |
Территория |
|
|
Экваториальный |
Эквато-риальный |
В течение года. 2000 |
В области пониженного атмосферного давления формируются теплые и влажные экваториальные воздушные массы |
Экваториальные области Африки, Южной Америки и Океании |
||
|
Тропический муссонный |
Субэква-ториальный |
Преиму-щественно во время летнего муссона, 2000 |
Южная и Юго-Восточная Азия, Западная и Центральная Африка, Северная Австралия |
|||
|
Тропический сухой |
Тропи-ческий |
В течение года, 200 |
Северная Африка, Центральная Австралия |
|||
|
Средиземноморский |
Субтро-пический |
Преиму-щественно зимой, 500 |
Летом — антициклоны при высоком атмосферном давлении; зимой — циклоническая деятельность |
Средиземноморье, Южный берег Крыма, Южная Африка, Юго-Западная Австралия, Западная Калифорния |
||
|
Субтропический сухой |
Субтро-пический |
В течение года. 120 |
Сухие континентальные воздушные массы |
Внутренние части материков |
||
|
Умеренный морской |
Умеренный |
В течение года. 1000 |
Западные ветры |
Западные части Евразии и Северной Америки |
||
|
Умеренный континентальный |
Умеренный |
В течение года. 400 |
Западные ветры |
Внутренние части материков |
||
|
Умеренный муссонный |
Умеренный |
Преиму-щественно во время летнего муссона, 560 |
Восточная окраина Евразии |
|||
|
Субарктический |
Субарк-тический |
В течение года, 200 |
Преобладают циклоны |
Северные окраины Евразии и Северной Америки |
||
|
Арктический (антарктический) |
Аркти-ческий (антарк-тический) |
В течение года, 100 |
Преобладают антициклоны |
Акватория Северного Ледовитого океана и материк Австралия |
||
Субарктический континентальный климат формируется на севере материков (см. климатическую карту атласа). Зимой здесь преобладает арктический воздух, который образуется в областях высокого давления. На восточные районы Канады арктический воздух распространяется из Арктики.
Континентальный субрктический климат в Азии характеризуется самой большой на земном шаре годовой амплитудой температуры воздуха (60-65 °С). Континентальность климата достигает здесь предельной величины.
Средняя температура в январе изменяется по территории от -28 до -50 °С, а в низинах и котловинах вследствие застаивания воздуха его температура еше ниже. В Оймяконе (Якутия) зарегистрирована рекордная для Северного полушария отрицательная температура воздуха (-71 °С). Воздух очень сухой.
Лето в субарктическом поясе хотя и короткое, но довольно теплое. Средняя месячная температура в июле составляет от 12 до 18 °С (дневной максимум — 20-25 °С). За лето выпадает больше половины годовой суммы осадков, составляющей на равнинной территории 200-300 мм, а на наветренных склонах возвышенностей — до 500 мм в год.
Климат субарктического пояса Северной Америки менее континентален по сравнению с соответствующим климатом Азии. Здесь менее холодная зима и более холодное лето.
Умеренный климатический пояс
Умеренный климат западных побережий материков имеет ярко выраженные черты морского климата и характеризуется преобладанием морских воздушных масс в течение всего года. Он наблюдается на Атлантическом побережье Европы и Тихоокеанском побережье Северной Америки. Кордильеры являются естественной границей, отделяющей побережье с морским типом климата от внутриконтинентальных районов. Европейское побережье, кроме Скандинавии, открыто для свободного доступа морского умеренного воздуха.
Постоянный перенос морского воздуха сопровождается большой облачностью и обусловливает затяжные весны, в отличие от внутри континентальных районов Евразии.
Зима в умеренном поясе на западных побережьях теплая. Отепляющее влияние океанов усиливается теплыми морскими течениями, омывающими западные берега материков. Средняя температура в январе — положительная и изменяется по территории с севера на юг от 0 до 6 °С. При вторжениях арктического воздуха она может понижаться (на Скандинавском побережье до -25 °С, а на французском — до -17 °С). При распространении тропического воздуха к северу температура резко повышается (например, она нередко доходит до 10 °С). Зимой на западном побережье Скандинавии отмечаются большие положительные отклонения температуры от средней широтной (на 20 °С). Аномалия температуры на Тихоокеанском побережье Северной Америки меньше и составляет не более 12 °С.
Лето редко бывает жарким. Средняя температура в июле составляет 15-16 °С.
Даже днем температура воздуха редко превышает 30 °С. Из-за частых циклонов для всех сезонов характерна пасмурная и дождливая погода. Особенно много пасмурных дней бывает на западном побережье Северной Америки, где перед горными системами Кордильер циклоны вынуждены замедлять свое движение. В связи с этим большим однообразием характеризуется режим погоды на юге Аляски, где нет времен года в нашем понимании. Там царствует вечная осень, и о наступлении зимы или лета напоминают лишь растения. Годовое количество осадков составляет от 600 до 1000 мм, а на склонах горных хребтов — от 2000 до 6000 мм.
В условиях достаточного увлажнения на побережьях развиты широколиственные леса, а в условиях избыточного — хвойные. Недостаток летнего тепла снижает верхнюю границу леса в горах до 500-700 м над уровнем моря.
Умеренный климат восточных побережий материков имеет муссонные черты и сопровождается сезонной сменой ветров: зимой преобладают северо-западные потоки, летом — юго-восточные. Он хорошо выражен на восточном побережье Евразии.
Зимой с северо-западным ветром на побережье материка распространяется холодный континентальный умеренный воздух, что является причиной низкой средней температуры зимних месяцев (от -20 до -25 °С). Преобладает ясная, сухая, ветреная погода. В южных районах побережья осадков мало. Север Приамурья, Сахалин и Камчатка нередко попадают под влияние циклонов, перемещающихся над Тихим океаном. Поэтому зимой там мощный снежный покров, особенно на Камчатке, где его максимальная высота достигает 2 м.
Летом с юго-восточным ветром на побережье Евразии распространяется морской умеренный воздух. Лето теплое, со средней температурой июля от 14 до 18 °С. Часты осадки, которые обусловлены циклонической деятельностью. Годовое их количество составляет 600-1000 мм, причем большая часть выпадает летом. В это время года часты туманы.
В отличие от Евразии, восточное побережье Северной Америки характеризуется морскими чертами климата, которые выражаются в преобладании зимних осадков и морском типе годового хода температуры воздуха: минимум наступает в феврале, а максимум — в августе, когда океан наиболее теплый.
Канадский антициклон, в отличие от Азиатского, неустойчив. Он образуется вдали от побережья и часто прерывается циклонами. Зима здесь мягкая, многоснежная, сырая и ветреная. В снежные зимы высота сугробов достигает 2,5 м. При южном ветре часто бывает гололедица. Поэтому некоторые улицы отдельных городов на востоке Канады имеют железные перила для пешеходов. Лето прохладное и дождливое. Годовое количество осадков — 1000 мм.
Умеренный континентальный климат наиболее отчетливо выражен на Евроазиатском материке, особенно в районах Сибири, Забайкалья, севера Монголии, а также на территории Великих равнин в Северной Америке.
Особенностью умеренного континентального климата является большая годовая амплитуда температуры воздуха, которая может достигать 50-60 °С. В зимние месяцы при отрицательном радиационном балансе происходит выхолаживание земной поверхности. Особенно велико охлаждающее влияние поверхности суши на приземные слои воздуха в Азии, где зимой образуется мощный Азиатский антициклон и преобладает малооблачная, безветренная погода. Формирующийся в области антициклона умеренный континентальный воздух имеет низкую температуру (-0°...-40 °С). В долинах и котловинах вследствие радиационного выхолаживания температура воздуха может понижаться до -60 °С.
В середине зимы континентальный воздух в нижних слоях становится даже холоднее арктического. Этот очень холодный воздух Азиатского антициклона распространяется на Западную Сибирь, Казахстан, юго-восточные районы Европы.
Зимний Канадский антициклон по сравнению с Азиатским антициклоном менее устойчив из-за меньших размеров Североамериканского материка. Зимы здесь менее суровы, и их суровость не возрастает к центру материка, как в Азии, а, наоборот, несколько уменьшается в связи с частым прохождением циклонов. Континентальный умеренный воздух в Северной Америке имеет более высокую температуру, чем континентальный умеренный воздух в Азии.
На формирование континентального умеренного климата существенное влияние оказывают географические особенности территории материков. В Северной Америке горные хребты Кордильер являются естественной границей, отделяющей побережье с морским климатом от внутри материковых районов с континентальным климатом. В Евразии умеренный континентальный климат формируется на огромном пространстве суши, примерно от 20 до 120° в. д. В отличие от Северной Америки Европа открыта для свободного проникновения морского воздуха с Атлантики глубоко во внутренние районы. Этому способствует не только западный перенос воздушных масс, господствующий в умеренных широтах, но и равнинный характер рельефа, сильная изрезан- ность побережий и глубокое проникновение в сушу Балтийского и Северного морей. Поэтому над Европой формируется умеренный климат меньшей степени континентальности по сравнению с Азией.
Зимой морской атлантический воздух, перемещающийся над холодной поверхностью суши умеренных широт Европы, долго сохраняет свои физические свойства, и его влияние распространяется на всю Европу. Зимой по мере ослабления атлантического влияния температура воздуха с запада на восток понижается. В Берлине она составляет в январе 0 °С, в Варшаве -3 °С, в Москве -11 °С. При этом изотермы над Европой имеют меридиональную направленность.
Обращенность Евразии и Северной Америки широким фронтом к Арктическому бассейну способствует глубокому проникновению на материки холодных воздушных масс в течение всего года. Интенсивный меридиональный перенос воздушных масс особенно характерен для Северной Америки, где часто арктический и тропический воздух сменяют друг друга.
Тропический воздух, поступающий на равнины Северной Америки с южными циклонами, также медленно трансформируется из-за большой скорости его перемещения, большого влагосодержания и сплошной низкой облачности.
Зимой следствием интенсивной меридиональной циркуляции воздушных масс являются так называемые «скачки» температур, их большая межсуточная амплитуда, особенно в районах, где часты циклоны: на севере Европы и Западной Сибири, Великих равнинах Северной Америки.
В холодный период выпадают в виде снега, формируется снежный покров, который предохраняет почву от глубокого промерзания и создает запас влаги весной. Высота снежного покрова зависит от продолжительности его залегания и количества выпадающих осадков. В Европе устойчивый снежный покров на равнинной территории образуется к востоку от Варшавы, максимальная высота его достигает 90 см в северо-восточных районах Европы и Западной Сибири. В центре Русской равнины высота снежного покрова составляет 30-35 см, а в Забайкалье — менее 20 см. На равнинах Монголии, в центре антициклонической области снежный покров образуется лишь в отдельные годы. Отсутствие снега наряду с низкой зимней температурой воздуха обусловливает наличие многолетней мерзлоты, чего больше не наблюдается нигде на земном шаре под этими широтами.
В Северной Америке на Великих равнинах снежный покров незначителен. К востоку от равнин во фронтальных процессах все чаше начинает принимать участие тропический воздух, он обостряет фронтальные процессы, что и вызывает обильные снегопады. В районе Монреаля снежный покров удерживается до четырех месяцев, а высота его достигает 90 см.
Лето в континентальных областях Евразии теплое. Средняя температура июля составляет 18-22 °С. В засушливых районах юго-востока Европы и Средней Азии средняя температура воздуха в июле достигает 24-28 °С.
В Северной Америке континентальный воздух летом несколько холоднее, чем в Азии и Европе. Это связано с меньшей протяженностью материка по широте, большой изрезанностью его северной части заливами и фьордами, обилием крупных озер и более интенсивным по сравнению с внутренними районами Евразии развитием циклонической деятельности.
В умеренном поясе годовое количество осадков на равнинной территории материков изменяется от 300 до 800 мм, на наветренных склонах Альп выпадает более 2000 мм. Большая часть осадков выпадает летом, что связано в первую очередь с увеличением влагосодержания воздуха. В Евразии отмечается уменьшение осадков по территории с запада на восток. Кроме того, количество осадков уменьшается и с севера на юг в связи с уменьшением повторяемости циклонов и увеличением сухости воздуха в этом направлении. В Северной Америке уменьшение осадков по территории отмечается, наоборот, в направлении к западу. Как вы думаете почему?
Большая часть суши в зоне континентального умеренного климата занята горными системами. Это — Альпы, Карпаты, Алтай, Саяны, Кордильеры, Скалистые горы и др. В горных районах климатические условия существенно отличаются от климата равнин. Летом температура воздуха в горах быстро падает с высотой. Зимой при вторжении холодных воздушных масс температура воздуха на равнинах нередко оказывается ниже, чем в горах.
Велико влияние гор на осадки. Осадки увеличиваются на наветренных склонах и на некотором расстоянии перед ними, а на подветренных — ослабевают. Например, различия в годовом количестве осадков между западными и восточными склонами Уральских гор местами достигают 300 мм. В горах с высотой осадки увеличиваются до определенного критического уровня. В Альпах уровень наибольшего количества осадков приходится на высоты около 2000 м, на Кавказе — 2500 м.
Субтропический климатический пояс
Континентальный субтропический климат определяется сезонной сменой умеренного и тропического воздуха. Средняя температура самого холодного месяца в Средней Азии местами ниже нуля, на северо-востоке Китая -5...-10°С. Средняя температура самого теплого месяца лежит в пределах 25-30 °С, при этом дневные максимумы могут превышать 40-45 °С.
Наиболее сильно континентальность климата в режиме температуры воздуха проявляется в южных районах Монголии и на севере Китая, где в зимнее время года расположен центр Азиатского антициклона. Здесь годовая амплитуда температуры воздуха составляет 35-40 °С.
Резко континентальный климат в субтропическом поясе для высокогорных областей Памира и Тибета, высота которых составляет 3,5-4 км. Климат Памира и Тибета характеризуется холодной зимой, прохладным летом и малым количеством осадков.
В Северной Америке континентальный засушливый субтропический климат формируется в замкнутых плато и в межгорных котловинах, расположенных между Береговым и Скалистыми хребтами. Лето жаркое и сухое, особенно на юге, где средняя температура июля выше 30 °С. Абсолютный максимум температуры может достигать 50 °С и выше. В Долине Смерти была зарегистрирована температура +56,7 °С!
Влажный субтропический климат характерен для восточных побережий материков к северу и югу от тропиков. Основные области распространения — юго-восток США, некоторые юго-восточные районы Европы, север Индии и Мьянмы, восточный Китай и южная Япония, северо-восточная Аргентина, Уругвай и юг Бразилии, побережье провинции Натал в ЮАР и восточное побережье Австралии. Лето во влажных субтропиках продолжительное и жаркое, с такими же температурами, как и в тропиках. Средняя температура самого теплого месяца превышает +27 °С, а максимальная +38 °С. Зимы мягкие, со средними месячными температурами выше 0 °С, но случайные заморозки оказывают губительное влияние на плантации овошей и цитрусовых. Во влажных субтропиках средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм, распределение осадков по сезонам довольно равномерное. Зимой дожди и редкие снегопады приносятся главным образом циклонами. Летом осадки выпадают в основном в виде грозовых ливней, связанных с мощными затоками теплого и влажного океанического воздуха, характерными для муссонной циркуляции Восточной Азии. Ураганы (или тайфуны) проявляются в конце лета и осенью, особенно в Северном полушарии.
Субтропический климат с сухим летом типичен для западных побережий материков к северу и югу от тропиков. В Южной Европе и Северной Африке такие климатические условия характерны для побережий Средиземного моря, что послужило поводом называть этот климат также средиземноморским . Аналогичный климат в южной Калифорнии, центральных районах Чили, на крайнем юге Африки и в ряде районов на юге Австралии. Во всех этих районах жаркое лето и мягкая зима. Как и во влажных субтропиках, зимой изредка бывают морозы. Во внутренних районах летом температуры значительно выше, чем на побережьях, и часто такие же, как в тропических пустынях. В целом преобладает ясная погода. Летом на побережьях, близ которых проходят океанические течения, нередко бывают туманы. Например, в Сан-Франциско лето прохладное, туманное, а самый теплый месяц — сентябрь. Максимум осадков связан с прохождением циклонов зимой, когда преобладающие воздушные потоки смешаются по направлению к экватору. Влияние антициклонов и нисходящие потоки воздуха над океанами обусловливают сухость летнего сезона. Среднее годовое количество осадков в условиях субтропического климата колеблется от 380 до 900 мм и достигает максимальных величин на побережьях и склонах гор. Летом обычно осадков не хватает для нормального роста деревьев, и поэтому там развивается специфический тип вечнозеленой кустарниковой растительности, известный под названиями маквис, чапараль, мал и, маккия и финбош.
Экваториальный климатический пояс
Экваториальный тип климата распространен в экваториальных широтах в бассейнах Амазонки в Южной Америке и Конго в Африке, на п-ве Малакка и на островах Юго-Восточной Азии. Обычно среднегодовая температура около +26 °С. Из-за высокого полуденного стояния Солнца над горизонтом и одинаковой продолжительности дня в течение всего года сезонные колебания температуры невелики. Влажный воздух, облачность и густой растительный покров препятствуют ночному охлаждению и поддерживают максимальные дневные температуры ниже +37 °С, более низкие, чем в более высоких широтах. Среднее годовое количество осадков во влажных тропиках колеблется от 1500 до 3000 мм и распределяются они по сезонам обычно равномерно. Осадки в основном связаны с внутритропической зоной конвергенции, которая располагается немного севернее экватора. Сезонные смещения этой зоны к северу и югу в некоторых районах приводят к формированию двух максимумов осадков в течение года, разделенных более сухими периодами. Ежедневно тысячи гроз прокатываются над влажными тропиками. В промежутках между ними солнце светит в полную силу.
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих
исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и
изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования
этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.
Меньше результатов было получено при изучении причин изменений
климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в
данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка,
необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении
причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до
последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах
изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для
геологического прошлого.
Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в
настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не
имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать
влияние глобальные климатические условия, причем это влияние быстро
возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза
изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека
ухудшение природных условий.
Очевидно, что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими
материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть
использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполяции
наблюдаемых сейчас изменений климата. Но этот метод прогноза пригоден лишь
для очень ограниченных интервалов времени из-за нестабильности факторов,
влияющих на климат.
Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в
условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на
атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений
климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического режима
являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения.
Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют
очень большое значение, как для построения, так и для проверки приближенных
теорий изменений климата. Аналогичное положение имеет место в изучении
последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-
видимому, возможно в ближайшем будущем.
Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого,
современного и будущего, а также проблем регулирования климата.
Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие
1. Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;
2. Ознакомиться с методами изучения и оценки современного климата и климата
будущего;
3. Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его
регулирования.
Материалами для выполнения работы послужили монографии и другие
публикации современных отечественных и зарубежных ученых по данной
проблеме.
КЛИМАТЫ ПРОЛОГО
Четвертичный период
Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического
периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в
умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены
гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на
наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных
закономерностей природных процессов этого времени известен еще
недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох
похолоданий, с которыми связаны разрастания ледяных покровов на суше и
океанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности
плейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.
Существенное значение для разработки абсолютной хронологии
четвертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых
относятся радиоуглеродный и калиево-аргонный методы. Первый из указанных
методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50
тыс. лет, то есть для заключительной фазы четвертичного периода. Второй
метод применим для гораздо более продолжительных интервалов времени. Однако
точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоуглеродного
Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особенно
заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем
отделе третичного периода - плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые
ледяные покровы в полярных зонах северного и южного полушарий.
Из палеографических данных следует, что время образования
оледенений в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет.
Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако
постепенно возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с
последующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ
ледяных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что
перемещения границы льдов начались около 700 тыс. лет тому назад.
Наряду с этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто
добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате
чего длительность плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.
Общее число оледенений, по-видимому, было довольно значительным,
поскольку установленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи
оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени,
причем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные
ледниковые эпохи.
Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно
отличались. При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователей, что
эти масштабы имели тенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце
плейстоцена были крупнее первых четвертичных оледенений.
Лучше всего изучено последнее оледенение, которое происходило
несколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла
засушливость климата.
Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности
океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В
результате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество
осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие
изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового,
ледяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения
произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение
закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом
плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные
условия начала оказывать влияние деятельность человека.
Причины изменений климата
Своеобразные климатические условия четвертичного
времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в
атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их
уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и
размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.
Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменениями
поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления
термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха
в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия
начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной
углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры
воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего
появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к
снижению средней глобальной температуры.
По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов,
все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в
четвертичное время.
Дочетвертичное время
По мере отдаления от нашего времени количество сведений о
климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации
этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах
отдаленного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на
нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне
пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в
наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и
растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности
Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из
указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности
Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала
температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.
Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений
термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как
погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного
состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не
меньше нескольких градусов.
Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью
положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения
континентов и возможностью перемещения полюсов.
Климатические условия мезозойской эры и третичного периода
характеризировались двумя основными закономерностями:
1. На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной
поверхности была значительно выше современной, в особенности в
высоких широтах. В соответствии с этим разность температур
воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше
современной;
2. В течение большей части рассматриваемого времени преобладала
тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких
Эти закономерности объясняются изменением содержания
углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более
высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней
температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными
условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального
теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и
высоких широтах.
Повышение уровня континентов уменьшало интенсивность
меридионального теплообмена в океанах и приводило к постоянному снижению
температуры в умеренных и высоких широтах.
При общей высокой устойчивости термического режима в
мезозойское и третичное время, обусловленной отсутствием полярных льдов, в
течение сравнительно редко коротких интервалов могли происходить резкие
понижения температуры воздуха и верхних слоев водоемов. Эти понижения были
обусловлены совпадением во времени ряда вулканических извержений взрывного
характера.
Современные изменения климата
Наиболее крупное изменение климата за время
инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось
постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного
полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление
происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление
ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когда
средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно
на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х годах процесс
потепления сменился похолоданием, которое продолжается до настоящего
времени. Это похолодание было довольно медленным и пока еще не достигло
масштабов предшествующего ему потепления.
Хотя данные о современном изменении климата в южном
полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными для
в южном полушарии также происходило потепление.
В северном полушарии повышение температуры воздуха
сопровождалось сохранением площади полярных льдов, отсутствием границы
вечной мерзлоты в более высокие широты, продвижением к северу границы леса
и тундры и другими изменениями природных условий.
Существенное значение имело отмечавшееся в эпоху
потепления изменение режима атмосферных осадков. Количество осадков в ряде
районов недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось, в
особенности в холодное время года. Это привело к уменьшению стока рек и
падению уровня некоторых замкнутых водоемов.
Особую известность получило произошедшее в 30-х годах
резкое снижение уровня Каспийского моря, обусловленное главным образом
уменьшением стока Волги. Наряду с этим в эпоху потепления во
внутриконтинентальных районах умеренных широт Европы, Азии и Северной
Америки возросла частота засух, охватывающих большие территории.
Потепление, достигшее максимума в 30-х годах, по-
видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим
поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую
солнечную постоянную). Это привело к возрастанию средней планетарной
температуры воздуха у земной поверхности.
Изменения температуры воздуха на различных широтах и в
различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и
от перемещения границы морских полярных льдов. Обусловленное потеплением
отступления морских арктических льдов привело к дополнительному, заметному
повышению температуры воздуха в холодное время года в высоких широтах
северного полушария.
Представляется вероятным, что изменения прозрачности
стратосферы, произошедшие в первой половине 20 века, были связаны с режимом
вулканической деятельности и, в частности, с изменением поступления в
стратосферу продуктов вулканических извержений, включая в особенности
сернистый газ. Хотя этот вывод основан на значительном материале
наблюдений, он однако, является менее очевидным по сравнению с приведенной
выше основной частью объяснения причин потепления.
Следует указать, что это объяснение относится только к
главным чертам изменения климата, которое произошло в первой половине 20
века. Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот
процесс характеризовался многими особенностями, относящимися к колебаниям
климата за более короткие периоды времени и к колебаниям климата в
отдельных географических районах.
Но такие колебания климата были в значительной мере
обусловлены изменениями циркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в
некоторых случаях случайный характер, а в других случаях были следствием
автоколебальных процессов.
Есть основания думать, что в последние 20-30 лет
изменения климата начали в известной мере зависеть от деятельности
человека. Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное
влияние на хозяйственную деятельность человека и явилось наиболее крупным
изменением климата за эпоху инструментальных наблюдений, его масштабы были
незначительны по сравнению с теми изменениями климата, которые имели место
в течение голоцена, не говоря уже о плейстоцене, когда развивались крупные
оледенения.
Тем не менее, изучение потепления, произошедшего в
первой половине 20 века, имеет большое значение для выяснения механизма
изменений климата, освещенным массовыми данными надежных инструментальных
наблюдений.
В связи с этим всякая количественная теория
изменений климата должна быть, прежде всего, проверена по материалам,
относящимся к потеплению первой половины 20 века.
Климат будущего
Перспективы изменений климата
При изучении климатических условий будущего следует
сначала остановиться на тех изменениях, которые могут произойти вследствие
естественных причин. Эти изменения могут зависеть от следующих причин:
1. Вулканическая деятельность. Из изучения современных изменений
климата следует, что колебания вулканической активности могут
влиять на климатические условия для периодов времени, равных
годам и десятилетиям. Возможно, также влияние вулканизма на
изменения климата за периоды порядка столетий и за длительные
интервалы времени;
2. Астрономические факторы. Изменение положения поверхности
Земли по отношению к Солнцу создает изменения климата с
временными масштабами в десятки тысяч лет;
3. Состав атмосферного воздуха. В конце третичного и в
четвертичное время, определенное влияние на климат оказывало
внимание скорость этого убывания и соответствующие ему
изменения температуры воздуха, можно заключить, что влияние
естественных изменений содержания углекислоты на климат
существенно для интервалов времени более ста тысяч лет;
4. Строение земной поверхности. Изменение рельефа и связанные с
ними изменения положения берегов морей и океанов могут
заметно изменить климатические условия на больших
пространствах за периоды времени, не меньше сотен тысяч-
миллионов лет;
5. Солнечная постоянная. Оставляя в стороне вопрос о
существовании влияющих на климат короткопериодических
колебаний солнечной постоянной, следует принять во внимание
возможность медленных изменений солнечной радиации,
обусловленных эволюцией солнца. Также изменения могут
существенно влиять на климатические условия за периоды не
менее ста миллионов лет.
Наряду с изменениями, обусловленными внешними
факторами, климатические условия меняются в результате автоколебательных
процессов в системе атмосфера – океан - полярные льды. Также изменения
относятся к периодам времени порядка годов – десятилетий и, возможно, также
к периодам в сотни и даже тысячи лет. Указанные в этом перечне временные
масштабы действия различных факторов на изменения климата в основном
согласуются с аналогичными оценками Митчелла и других авторов. Сейчас
существует проблема предсказания изменений климата в результате
деятельности человека, которая существенно отличается от проблемы прогноза
погоды. Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во времени
показателей хозяйственной деятельности человека. В связи с этим задача
предсказания климата содержит два основных элемента – прогноз развития ряда
аспектов хозяйственной деятельности и расчет тех изменений климата, которые
соответствуют изменению соответствующих показателей деятельности человека.
Возможный экологический кризис
Современная деятельность человека, так же как и его
деятельность в прошлом, существенно изменила природную среду на большей
части нашей планеты, эти изменения до недавнего времени были только суммой
многих локальных воздействий на природные процессы. Они приобрели
планетарный характер не в результате изменения человеком природных
процессов глобального масштаба, а потому, что локальные воздействия
распространились на большие пространства. Иначе говоря, изменение фауны в
Европе и Азии не влияло на фауну Америки, регулирование стока американских
рек не изменило режима стока африканских рек и так далее. Только в самое
последнее время началось воздействие человека на глобальные природные
процессы, изменение которых может оказать влияние на природные условия всей
Принимая во внимание тенденции развития хозяйственной
деятельности человека в современную эпоху, недавно было высказано
предложение, что, дальнейшее развитие этой деятельности может привести к
значительному изменению окружающей среды, в результате которого произойдет
общий кризис экономики и резко сократится численность населения.
К числу крупных проблем относится вопрос о
возможности изменения под влиянием хозяйственной деятельности глобального
климата нашей планеты. Особое значение этого вопроса заключается в том, что
такое изменение может оказать существенное влияние на хозяйственную
деятельность человека раньше всех других глобальных экологических
нарушений.
При определенных условиях влияние хозяйственной
деятельности человека на климат может в сравнительно близком будущем
привести к потеплению, сравнимому с потеплением первой половины 20 века, а
затем намного превзойти это потепление. Таки образом, изменение климата,
возможно, является первым реальным признаком глобального экологического
кризиса, с которым столкнется человечество при стихийном развитии техники и
экономики.
Основной причиной этого кризиса на его первой стадии
будет пераспределение количества осадков, выпадающих в различных районах
земного шара, при их заметном уменьшении во многих районах неустойчивого
увлажнения. Поскольку в этих районах расположены важнейшие области
производства зерновых культур, изменение режима осадков может существенно
затруднить проблему повышения урожайности для обеспечения продовольствием
быстро растущего населения земного шара.
По этой причине вопрос о предотвращения нежелательных
изменений глобального климата является одной из существенных экологических
проблем современности.
Проблема регулирования климата
Для предотвращения неблагоприятных изменений климата,
возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека,
осуществляются различные мероприятия; наиболее широко ведется борьба с
загрязнением атмосферного воздуха. В результате применения во многих
развитых странах различных мер, включающих очистку воздуха, используемого
промышленными предприятиями, транспортными средствами, отопительными
загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районах загрязнение
воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобального
загрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения
роста количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.
Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не
ставились) предотвращения увеличения содержания углекислого газа в
атмосфере и роста тепла, выделяемого при преобразованиях энергии,
используемой человеком. Простых технических средств решения этих задач не
существует, кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства
видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим
техническим прогрессом.
Таким образом, для сохранения существующих
климатических условий в близком будущем окажется необходимым применение
метода регулирования климата. Очевидно, что при наличии такого метода он
мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для народного
хозяйства естественных колебаний климата и в дальнейшем, соответствующем
интересам человечества.
Имеется ряд работ, в которых рассматривались
различные проекты воздействия на климат. Один из крупнейших проектов имеет
целью уничтожение арктических льдов для значительного повышения температуры
в высоких широтах. При обсуждении этого вопроса был выполнен ряд
исследований связи режима полярных льдов с общими климатическими условиями.
Влияние исчезновения полярных льдов на климат будет сложным и не во всех
отношениях благоприятным для деятельности человека. Далеко не все
последствия разрушения полярных льдов для климата и природных условий
различных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью.
Поэтому, при наличии возможности уничтожить льды это мероприятие
осуществлять в ближайшем будущем нецелесообразно.
Из других путей воздействия на климатические условия
заслуживает внимание возможность изменения атмосферных движений большого
масштаба. Во многих случаях атмосферные движения неустойчивы, в связи с чем
возможны воздействия на них с затратой сравнительно небольшого количества
В других работах упоминаются некоторые методы
воздействия на микроклимат в связи с агрометеорологическими задачами. К их
числу относятся различные способы защиты растений от заморозков, затенение
растений с целью защиты их от перегрева и излишнего испарения влаги,
посадки лесных полос и другие.
В некоторых публикациях упоминаются другие проекты
воздействия на климат. К их числу относятся идеи воздействия на некоторые
морские течения путем строительства гигантских плотин. Но ни один проект
такого рода не имеет достаточного научного обоснования, возможное влияние
их осуществления на климат остается совершенно неясным.
Другие проекты включают предложения о создании
крупных водоемов. Оставляя в стороне вопрос о возможности осуществления
такого проекта, следует отметить, что связанные с ним изменения климата
изучены очень мало.
Можно думать, что некоторые из выше перечисленных
проектов воздействия на климат ограниченных территорий будут доступны для
техники близкого будущего, или целесообразность их осуществления будет
доказана.
Гораздо большие трудности на пути осуществления
воздействий на глобальный климат,то есть на климат всей планеты или ее
значительной части.
Из различных источников путей воздействия на климат,
по-видимому,наиболее доступен для современной техники метод, основанный на
увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере. Осуществление этого
воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения
климата, которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием
хозяйственной деятельности человека. Воздействия такого масштаба могут быть
необходимы в 21 веке, когда в результате значительного роста производства
энергии может существенно повысится температура нижних слоев атмосферы.
Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотвратить
нежелательные изменения климата.
Заключение
Из выше перечисленных материалов можно сделать
вывод,что в современную эпоху глобальный климат уже в некоторой мере
изменен в результате хозяйственной деятельности человека. Эти изменения
обусловлены главным образом увеличением массы аэрозоля и углекислого газа в
атмосфере.
Современные антропогенные изменения глобального климата сравнительно
невелики, что частично объясняется противоположным влиянием на температуру
воздуха роста концентрации аэрозоля и углекислого газа. Тем не менее эти
изменения имеют определенное практическое значение, в основном в связи с
влиянием режима осадков на сельскохозяйственное производство. При
сохранении современных темпов хозяйственного развития антропогенные
изменения могут быстро возрасти и достигнуть масштабов, превышающих
масштабы естественных колебаний климата, происходивших в течение последнего
столетия.
В дальнейшем при этих условиях изменения климата
будут усиливаться, причем в 21 веке они могут стать сравнимыми с
естественными колебаниями климата. Очевидно, что столь значительные
изменения климата могут оказать громадное влияние на природу нашей планеты
и многие стороны хозяйственной деятельности человека.
В связи с этим возникают задачи предсказания
антропогенных изменений климата, которые возникнут при различных вариантах
хозяйственного развития, и разработки методов регулирования климата,
которые должны предотвратить его изменения в нежелательном направлении.
Наличие этих задач существенно изменяет значение исследований изменений
климата и особенно изучения причин этих изменений. Если раньше такие
исследования имели в значительной мере познавательные цели, то сейчас
выясняется необходимость их выполнения для оптимального планирования
развития народного хозяйства.
Следует указать на международный аспект проблемы
антропогенных изменений климата, который приобретает особенно большое
значение при подготовке крупномасштабных воздействий на климат. Воздействие
на глобальный климат приведет к изменению климатических условий на
территорий многих стран, причем характер этих изменений в разных районах
будет различным. В связи с этим в работе Е. К. Федорова неоднократно
указывалось, что осуществление любого крупного проекта воздействия на
климат возможно только на основе международного сотрудничества.
Сейчас есть основания для поставки вопроса о
заключении международного соглашения, запрещающего осуществление
несогласованных воздействий на климат. Такие воздействия должны разрешаться
только на основе проектов, рассмотренных и одобренных ответственными
международными органами. Это соглашение должно охватывать как мероприятия
по направленному воздействию на климат, так и те виды хозяйственной
деятельности человека, которые могут привести к непреднамеренным
применениям глобальных климатических условий.
Литература
Будыко М.И. Изменения климата.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. - 279 с.
Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1980.-
Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня... и завтра?- Ленинград,
Гидрометеоиздат, 1985. 173 с.
Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата.- Ленинград: Гидрометеоиздат,
Климат в пределах поверхности Земли изменяется зонально. Наиболее современная классификация, которая объясняет причины образования того или иного типа климата, разработана Б.П. Алисовым. В её основу положены типы воздушных масс и их перемещение.
Воздушные массы – это значительные объёмы воздуха с определёнными свойствами, главным из которых являются температура и влагосодержание. Свойства воздушных масс определяются свойствами поверхности, над которой они формируются. Воздушные массы формируют тропосферу подобно литосферным плитам, из которых состоит земная кора.
В зависимости от района формирования выделяется четыре основных типа воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные (полярные) и арктические (антарктические). Кроме района формирования имеет значение и характер поверхности (суша или море), над которой скапливается воздух. В соответствии с этим основные зональные типы воздушных масс подразделяются на морские и континентальные.
Арктические воздушные массы формируются в высоких широтах, над ледяной поверхностью полярных стран. Арктический воздух характеризуется низкими температурами и малым содержанием влаги.
Умеренные воздушные массы чётко распределяются на морские и континентальные. Континентальный умеренный воздух отличается низким содержанием влаги, высокими летними и низкими зимними температурами. Морской умеренный воздух формируется над океанами. Он прохладный летом, умеренно холодный зимой и постоянно влажный.
Континентальный тропический воздух образуется над тропическими пустынями. Он жаркий и сухой. Морской воздух отличается менее высокими температурами и значительно большей влажностью.
Экваториальный воздух, формируясь зоне при экваторе и над морем, и над сушей, имеет высокую температуру и влажность.
Воздушные массы постоянно перемещаются вслед за солнцем: в июне – к северу, в январе – к югу. В результате на поверхности земли образуются территории, где в течении года господствует один тип воздушных масс и где воздушные массы сменяют друг друга по сезонам года.
Главным признаком климатического пояса является господство тех или иных типов воздушных масс. подразделяются на основные (в течении года господствует один зональный тип воздушных масс) и переходные (воздушные массы сменяют друг друга по сезонам). Основные климатические пояса обозначаются в соответствии с названиями основных зональных типов воздушных масс. У переходных поясов к названию воздушных масс добавляется приставка «суб».
Основные климатические пояса: экваториальный, тропический, умеренный, арктический (антарктический); переходные: субэкваториальный, субтропический, субарктический.
Все климатические пояса кроме экваториального, парные, то есть имеются и в Северном и в Южном полушариях.
В экваториальном климатическом поясе круглый год господствуют экваториальные воздушные массы, преобладает низкое давление. В течение всего года влажно и жарко. Сезоны года не выражены.
Тропические воздушные массы (жаркие и сухие) круглый год господствуют в тропических поясах. Из-за нисходящего движения воздуха, преобладающего в течение года, выпадает очень мало осадков. Летние температуры здесь выше, чем в экваториальном поясе. Ветры – пассаты.
Для умеренных поясов характерно господство умеренных воздушных масс в течение всего года. Преобладает западный перенос воздуха. Температуры летом положительные, а зимой отрицательные. Вследствие преобладания пониженного давления выпадает много осадков, особенно на океанических побережьях. Зимой осадки выпадают в твёрдом виде (снег, град).
В арктическом (антарктическом) поясе круглый год господствуют холодные и сухие арктические воздушные массы. Характерно нисходящее движение воздуха, северо- и юго-восточные ветры, преобладание в течение года отрицательных температур, постоянный снежный покров.
В субэкваториальном поясе происходит сезонная смена воздушных масс, выражены сезоны года. Лето в связи с приходом экваториальных воздушных масс жаркое и влажное. Зимой господствуют тропические воздушные массы, поэтому тепло, но сухо.
В субтропическом поясе меняются умеренные (летом) и арктические (зимой) воздушные массы. Зима не только суровая, но и сухая. Лето значительно теплее зимы, с большим количеством осадков.
Внутри климатических поясов выделяются климатические области
с разным типами климатов – морским, континентальным, муссонным
. Морской тип климата
формируется под влиянием морских воздушных масс. Для него характерна малая амплитуда температуры воздуха по сезонам года, высокая облачность, относительно большое количество осадков. Континентальный тип климата
формируется вдали от океанского побережья. Он отличается значительной годовой амплитудой температур воздуха, небольшой суммой осадков, отчётливой выраженностью сезонов года. Муссонный тип климата
характеризуется сменой ветров по сезонам года. При этом ветер со сменой сезона меняет направление на противоположное, что сказывается на режиме осадков. Дождливое лето сменяется сухой зимой.
Наибольшее число климатических областей имеется в пределах умеренного и субтропического поясов Северного полушария.
Остались вопросы? Хотите знать больше о климате?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Кли́мат (др.-греч. κλίμα (род. п. κλίματος) - наклон) - многолетний режим погоды , характерный для данной местности в силу её географического положения.
Климат - статистический ансамбль состояний, через который проходит система: гидросфера → литосфера → атмосфера за несколько десятилетий. Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат - это средняя погода. Таким образом, погода - это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура , влажность , атмосферное давление ). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет. Основными глобальными геофизическими циклическими процессами, формирующими климатические условия на Земле , являются теплооборот , влагооборот и общая циркуляция атмосферы .
Помимо общего понятия «климат» существуют следующие понятия:
климат свободной атмосферы - изучается аэроклиматологией.
Микроклимат
Макроклимат - климат территорий планетарного масштаба.
Климат приземного слоя воздуха
местный климат
Климат почвы
фитоклимат - климат растений
городской климат
Климат изучается наукой климатологией . Изменения климата в прошлом изучает палеоклиматология .
Кроме Земли, понятие «климат» может относиться к другим небесным телам (планетам , их спутникам и астероидам ), имеющим атмосферу.
Климатические пояса и типы климата существенно меняются по широте, начиная от экваториальной зоны и заканчивая полярной, но климатические пояса являются не единственным фактором, также важное влияние оказывает близость моря, система циркуляции атмосферы и высота над уровнем моря. Не следует путать понятия «климатический пояс» и «природная зона ».
В России и на территории бывшего СССР использовалась классификация типов климата , созданная в 1956 году известным советским климатологом Б. П. Алисовым . Эта классификация учитывает особенности циркуляции атмосферы. Согласно этой классификации выделяется по четыре основных климатических пояса на каждое полушарие Земли: экваториальный, тропический, умеренный и полярный (в северном полушарии - арктический, в южном полушарии - антарктический). Между основными зонами находятся переходные пояса - субэкваториальный пояс, субтропический, субполярный (субарктический и субантарктический). В этих климатических поясах, в соответствии с преобладающей циркуляцией воздушных масс, можно выделить четыре типа климата: материковый, океанический, климат западных и климат восточных берегов.
Классификация климата по Кёппену
Экваториальный климат - климат, где ветра слабы, колебания температур невелики (24-28 °С на уровне моря), а осадки очень обильны (от 1,5 тыс. до 5 тыс. мм в год) и выпадают равномерно в течение всего года.
Тропический муссонный климат - здесь летом вместо восточного пассатного переноса между тропиками и экватором возникает западный перенос воздуха (летний муссон), приносящий большую часть осадков. В среднем их выпадает почти столько же, сколько и в экваториальном климате. На обращённых к летнему муссону склонах гор, выпадают осадки, наибольшие для соответствующих районов, самый тёплый месяц как правило бывает непосредственно перед наступлением летнего муссона. Характерен для некоторых районов тропиков (Экваториальная Африка, Южная и Юго-Восточная Азия, Северная Австралия). В Восточной Африке и на Юго-Западе Азии наблюдаются и самые высокие средние годовые температуры на Земле (30-32 °С).
Муссонный климат на тропических плато
Тропический сухой климат
Тропический влажный климат
Средиземноморский климат
Субтропический континентальный климат
Субтропический муссонный климат
Климат высоких субтропических нагорий
Субтропический климат океанов
Экваториальный пояс
Субэкваториальный пояс
Тропический пояс
Субтропический пояс
Умеренный морской климат
Умеренно-континентальный климат
Умеренный континентальный климат
Умеренный резко континентальный климат
Умеренный муссонный климат
Субарктический климат
Субантарктический климат
Умеренный пояс
Субполярный пояс
Арктический климат
Антарктический климат
Полярный пояс: Полярный климат
В мире широко распространена классификация климатов , предложенная русским ученым В. Кёппеном (1846-1940). В её основе лежат режим температуры и степень увлажнения. Согласно этой классификации выделяется восемь климатических поясов с одиннадцатью типами климата. Каждый тип имеет точные параметры значений температуры , количества зимних и летних осадков .. Многие типы климатов по классификации климатов Кёппена известны под названиями, связанными с характерной для данного типа растительностью.
Также в климатологии используются следующие понятия, связанные с характеристикой климата:
Континентальный климат - «климат, который формируется под воздействием на атмосферу крупных массивов суши; распространён во внутренних областях материков. Для него характерны большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха.»
Морской климат - «климат, который формируется под воздействием на атмосферу океанических пространств. Наиболее резко выражен над океанами, но распространяется и на районы материков, подвергающиеся частым воздействиям морских воздушных масс.»
Горные климаты - «климатические условия в горных местностях». Основной причиной отличий климата гор от климата равнин является увеличение высоты над уровнем моря. Помимо этого, важные особенности создаются характером рельефа местности (степенью расчленения, относительной высотой и направлением горных хребтов, экспозицией склонов, шириной и ориентировкой долин), своё влияние оказывают ледники и фирновые поля. Различают собственно горный климат на высотах менее 3000-4000 м и высокогорный климат на больших высотах.
Аридный климат - «климат пустынь и полупустынь». Здесь наблюдаются большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха; почти полное отсутствие или незначительное количество осадков (100-150 мм в год). Получаемая влага очень быстро испаряется."
Гумидный климат - климат с избыточным увлажнением, при котором солнечное тепло поступает в количествах, недостаточных для испарения всей влаги, поступающей в виде осадков
Нивальный климат - «климат, где твёрдых осадков выпадает больше, чем может растаять и испариться.» В результате образуются ледники и сохраняются снежники.
Солярный климат (радиационный климат) - рассчитываемое теоретически поступление и распределение по земному шару солнечной радиации (без учёта местных климатообразующих факторов
Муссонный климат - климат, при котором причиной смены времён года является смена направления муссона . Как правило, при мусонном климате бывает обильное осадками лето и очень сухая зима. Только в восточной части Средиземноморья, где летнее направление муссонов - с суши, а зимнее - с моря, основное количество осадков выпадает зимой.
Пассатный климат
Краткая характеристика климатов России:
Арктический: t января −24…-30, t лета +2…+5. Осадки - 200-300 мм.
Субарктический: (до 60 градуса с.ш.). t лета +4…+12. Осадки - 200-400 мм.
Климат Земли обладает большим количеством закономерностей и формируется под действием множества факторов. При этом к нему справедливо относить самые разные явления в атмосфере. Климатическое состояние нашей планеты во многом определяет состояние природной среды и деятельности человека, особенно экономической.
Климатические условия Земли формируются тремя масштабными геофизическими процессами циклического типа:
- Теплооборот - обмен теплом между земной поверхностью и атмосферой.
- Влагооборот - интенсивность испарения воды в атмосферу и соотнесение её с уровнем выпавших осадков.
- Общая атмосферная циркуляция - совокупность воздушных течений над Землей. Состояние тропосферы определяется особенностями распределения воздушных масс, за что отвечают циклоны и антициклоны. Циркуляция атмосферы возникает из-за неодинакового распространения атмосферного давления, что обусловлено разделением планеты на сушу и водоемы, а также неравномерным доступом к ультрафиолету. Интенсивность солнечных лучей определяется не только географическими особенностями, но и близостью океана, частотой осадков.
Климат стоит отличать от погоды, которая представляет собой состояние окружающей среды в текущий момент. Однако характеристики погоды часто являются объектом изучения климатологии или даже важнейшими факторами в изменении климата Земли. В развитии земного климата, а также погодных условий особую роль играет уровень тепла. Также на климат влияют морские течения и особенности рельефа, в частности - близость горных массивов. Не меньшая роль принадлежит господствующим ветрам: теплым или холодным.
В изучении климата Земли тщательное внимание уделяется таким метеорологическим явлениям, как атмосферное давление, относительная влажность, параметры ветра, температурные показатели, осадки. Также стараются учитывать в составлении общей планетарной картины солнечную радиацию.
Климатообразующие факторы
- Астрономические факторы: яркость Солнца, соотношение Солнца и Земли, особенности орбит, плотность материи в космосе. Эти факторы влияют на уровень солнечной радиации нашей планеты, суточные изменения погоды, распространение тепла между полушариями.
- Географические факторы: вес и параметры Земли, сила тяжести, компоненты воздуха, масса атмосферы, течения в океане, характер земного рельефа, уровень моря и т.д. Данные особенности определяют уровень получаемого тепла в соответствии с погодным сезоном, континентом и полушарием земли.
Промышленная революция привела к включению в список климатообразующих факторов активной человеческой деятельности. Тем не менее, на все характеристики климата Земли в большей степени влияет энергия Солнца и угол падения ультрафиолетовых лучей.
Типы климата Земли
Существует множество классификаций климатических поясов планеты. Различные исследователи берут за основу разделения, как отдельные характеристики, так и общую циркуляцию атмосферы или географическую составляющую. Чаще всего основанием для выделения отдельного типа климата становится солярный климат - приток солнечного излучения. Также важна близость водоемов и соотношение суши с морем.
Самая простая классификация выделяет 4 базовых пояса в каждом земном полушарии:
- экваториальный;
- тропический;
- умеренный;
- полярный.
Между основными зонами существуют переходные участки. Они носят такие же названия, но с приставкой «суб». Первые два климата вместе с переходами можно назвать жаркими. В экваториальном при этом много осадков. Умеренный климат имеет более явные сезонные отличия, особенно в случае с температурой. Что касается холодного климатического пояса, то это самые суровые условия, вызванные отсутствием солнечного тепла и водяного пара.
Данное разделение учитывает атмосферную циркуляцию. По преобладанию воздушных масс проще же делить климат на океанический, материковый, а также климат восточных или западных берегов. Некоторые исследователи определяют континентальный, морской и муссонный климат дополнительно. Нередко в климатологии встречаются описания горного, аридного, нивального и гумидного климатов.
Озоновый слой
Под этим понятием подразумевают слой стратосферы с повышенным уровнем озона, который формируется из-за влияния солнечного света на молекулярный кислород. Благодаря поглощению ультрафиолета атмосферным озоном обеспечивается защита живого мира от сгорания и повсеместных раковых заболеваний. Без озонового слоя, появившегося 500 млн. лет назад, первые организмы не смогли бы выйти из воды.
Со второй половины XX века принято говорить о проблеме «озоновой дыры» - местном уменьшении концентрации озона в атмосфере. Основной фактор такого изменения имеет антропогенную природу. Озоновая дыра может привести к повышению смертности живых организмов.
Глобальные изменения климата Земли
(Повышение средней температуры воздуха за последнее столетие, начиная с 1900-х годов )
Масштабные трансформации климата некоторые ученые рассматривают как естественный процесс. Другие же считают, что это предвестие глобальной катастрофы. Под подобными изменениями подразумевают сильный прогрев воздушных масс, повышение уровня засушливости и смягчение зим. Также речь идет о частых ураганах, тайфунах, наводнениях и засухах. Причиной изменения климата является нестабильность Солнца, что ведет к магнитным бурям. Также играют свою роль изменения земной орбиты, очертаний океанов и материков, извержения вулканов. Парниковый эффект также часто связывают с губительной деятельностью человека, а именно: загрязнением атмосферы, уничтожением лесов, распахиванием суши, сжиганием топлива.
Глобальное потепление климата
(Изменение климата в сторону потепления за вторую половину XX века )
Повышение средней температуры Земли регистрируется со второй половины XX века. Ученые считают, что причиной этого является высокий уровень парниковых газов из-за человеческой активности. Последствием повышения глобальной температуры становится изменение осадков, рост пустынь, учащение экстремальных погодных явлений, вымирание некоторых биологических видов, повышение уровня моря. Хуже всего то, что в Арктике это приводит к уменьшению ледников. Всё вместе это способно радикально изменить среду обитания разных животных и растений, сдвинуть границы природных зон и вызвать серьезные проблемы с сельским хозяйством и иммунитетом человека.