6.5. Климат Земли

Понятие климата возникло еще в Древней Греции (от греч. Mima - наклон). Люди уже тогда понимали, что погодные условия зависят от наклона земной поверхности к солнечным лучам, т. е. от высоты Солнца над горизонтом. Позднее помимо «наклона» стали учитывать влияние подстилающей поверхности океана и суши на атмосферу.

Под климатом понимают усредненные за сто лет характеристики (температуру, давление, освещенность, количество осадков и т. п.). Оказалось, что такое усреднение довольно точно характеризует условия, существующие как в отдельных зонах, так и на планете в целом. Именно поэтому климат является глобальной характеристикой. На протяжении жизни отдельного человека климат практически остается постоянным, погода рассматривается как нечто колеблющееся около некоторых средних величин.

Климат как общепланетное явление есть результат саморегулирующихся процессов в атмосфере. Последняя, в свою очередь, представляет собой сложную систему (с почти постоянным поступлением энергии извне), находящуюся в состоянии, близком к неустойчивому равновесию, с балансом энергии, зависящим от соотношения площадей ее подсистем. Количественная теория климата еще не создана. Для ее создания необходимо изучить гидрометеорологические процессы в масштабах всей планеты как единое целое.

Основными климатообразующими процессами являются теплообмен, влагообмен и циркуляция атмосферы. Все эти процессы связаны друг с другом, так как имеют один источник энергии - Солнце.

Теплообмен складывается в основном из процессов поглощения солнечной энергии поверхностью суши и океанов; испарения воды (включая испарение растениями); теплоотдачи от поверхности океана и суши в атмосферу, таяния и кристаллизации воды. Количество тепла, выделяемого океаном и сушей, примерно одинаково, но так как площадь суши в три раза меньше площади океанов, то интенсивность теплового потока с единицы поверхности суши в 3 раза выше, чем с единицы поверхности океана. Интенсивность теплового потока от океана достигает максимума в тропических поясах. Толщина океанического слоя, в котором проявляются сезонные колебания, составляет 240 м, а толщина аналогичного слоя суши -10 м. Океан играет ведущую роль в климатической системе, определяя изменения климата и долгосрочные аномалии погоды.

Стр. 97

Влагообмен проявляется в испарении воды с подстилающей поверхности, конденсации и выпадении осадков, переносе водных масс течениями в морях и океанах. Годовое количество осадков на океанах в 1,5 раза больше, чем на суше, однако в экваториальном поясе разницы практически нет. В умеренном поясе южного полушария на суше выпадает осадков больше, чем на океанах. Распределение осадков в пространстве связано с рельефом и физическими свойствами подстилающей поверхности, которые влияют на развитие вертикальных движений воздуха.

Циркуляция атмосферы складывается из горизонтальных и вертикальных воздушных течений. Существование постоянной разности температур между экватором и полярными областями является основной причиной движения воздуха в атмосфере. Воздушные потоки не распределяют влагу над поверхностью Земли. В процессе планетарного влагообмена в тропосферу над сушей поступает тепло с океанов, достаточное для испарения годового стока воды с суши в океан.

Климат классифицируют по различным признакам:

1. По объему территорий, охватываемых анализом отмеченных выше взаимосвязей: макроклимат - от планеты до крупных географических районов; мезоклимат - для крупного географического ландшафта (лес, город и т. п.); микроклимат - для небольшой территории или отдельных небольших объектов (склон, улица, дом, нора и т. д.).

2. По географическим зонам: климат тундры, тайги, пустыни, саванны, тропического леса и т. д.

3. По связи атмосферы с поверхностью Земли: климат приземного слоя, климат высоких слоев атмосферы.

4. По нахождению воздушных масс над сушей или океаном: океанический, морской, континентальный.

5. По степени насыщенности водяными парами: аридный (сухой), се-миаридный, гумидный (влажный).

Стр. 98

Основными географическими факторами, обусловливающими пространственные различия климата, являются: географическая широта местности, подстилающая Поверхность (пустыня, лес, тундра, степь и т. д.), близость к океану, высота над уровнем моря.

Географическая широта оказывает самое сильное влияние на взаимосвязь процессов тепло- и влагообмена, циркуляцию воздушных масс. Так, отклоняющая сила вращения Земли (силы Кориолиса), перенос влаги, выпадение осадков непосредственно связаны с широтой местности. Поэтому и возникло понятие зонального климата.

Температура воздуха вблизи поверхности Земли повышается при движении от полюса к экватору (рис.6).

Рис. 6. Связь среднегодовой температуры с широтой местности

Среднегодовая температура на Южном полюсе (-35 °С) ниже, чем на Северном (-19 °С). Область с самой высокой среднегодовой температурой (20°С) находится не на экваторе, она несколько смещена в сторону Северного полюса. Оказывается, Южное полушарие холоднее Северного. Это связано с разными условиями теплового режима полушарий.

Действительно, в Северном полушарии на сушу приходится 39% поверхности, а в Южном- 19%. Различны и характеристики полярных областей. Северная полярная область занята океаном и за счет связи с другими океанами получает значительное количество тепла. Южная полярная область занята материком, покрытым самым мощным ледяным покровом, и приток энергии возможен только за счет атмосферных процессов и излучения Солнца. Постоянные области высокого давления (антициклоны) изолируют Антарктику от переносов тепла. Свою лепту вносит и отражающая способность льдов. Так, поверхность антарктических льдов отражает 90% падающего от Солнца излучения (т. е. поглощается только 10%), а для Арктики отражение составляет 70% (30% поглощается льдами и водой).

Стр. 99

Облака составляют необходимое звено влагообмена, так как в них формируются осадки. Сами облака постоянно испаряются, поскольку окружены ненасыщенным воздухом, и, казалось бы, должны быстро исчезнуть, но восходящие потоки воздуха обеспечивают непрерывную конденсацию, поддерживающую существование облаков длительное время. Для обоих полушарий максимум облачности приходится на умеренные пояса. Наиболее облачная область Земли- Центральная Арктика. Тропические пояса характеризуются минимальной облачностью в любом сезоне.

Абсолютная и относительная влажность воздуха постоянно изменяются благодаря как крупномасштабным, так и местным движениям воздушных масс. Восходящие движения воздуха ведут к повышению абсолютной и относительной влажности, а нисходящие - к понижению. Важным локальным фактором восходящих движений воздуха является характер подстилающей поверхности.

Суша или вода, пустыня или степь, сухая или влажная почва, ровная или пересеченная поверхность, горы со склонами разной экспозиции и крутизны, теплые или холодные течения, плавучие льды или острова и т. д. являются той поверхностью, с которой встречаются солнечные лучи на Земле. В зависимости от этого солнечная энергия поглощается поверхностью или отражается и теряется в окружающем пространстве. Очень важно расположение территории и крупных горных систем, так как перенос воздуха в тропосфере с океанов на материк определяется размерами континента и наличием горных систем. Так, например, влажный атлантический ветер может достигать Уральских гор, где оставляет большую часть своих осадков, что обусловливает заметную разницу в погоде Предуралья и Зауралья.

Все более ощутимым становится воздействие человека на климат. Особенно это проявляется в больших городах, где резко изменены теплообмен, подстилающая поверхность и циркуляция атмосферы.

Стр. 100