Погода и климат

Погода – состояние атмосферы и все процессы, протекающие в ней в данное время и на данной территории.

Особенно важно понятие «погода суток», т.к. сутки – самый короткий естественный период закономерных изменений состояния тропосферы. Существует суточный ход температуры, влажности воздуха, облачности, осадков, ветра и т.д. Состояние атмосферы характеризуется не отдельно взятыми элементами, а их комплексом.

Погода различных районов Земли зависит от радиационного баланса, фронтальных и внутримассовых процессов. Внутримассовые процессы связаны с нагреванием или охлаждением воздуха от подстилающей поверхности. В первом случае образуются кучевые облака, во втором – температурная инверсия. Фронтальные процессы сопровождаются образованием облаков, осадками, ветрами. Для теплого фронта характерны слоистые облака, обложные осадки, слабые ветры. Для холодного фронта – кучево-дождевые облака, ливневые осадки, порывистые ветры. Для погоды умеренных широт свойственны постоянные перемещения циклонов и антициклонов.

Изменения погоды наблюдаются во всех широтах. Особенно изменчива погода в умеренных широтах. Сравнительным постоянством отличается погода экваториальных широт.

Для наблюдения за погодой традиционно используются различные метеорологические приборы: термометры (срочный, максимальный, минимальный, самопишущий, почвенный и другие), барометры (ртутный, анероид), гигрометр, психрометр, флюгер, анемометр, осадкомер, плювеограф, гигрограф, барограф, гелиограф, снегомер, плотномер и другие. В настоящее время для метеорологических наблюдений и мониторинга используются самые современные приборы и оборудование – вплоть до применения компьютерной техники и метеоспутников («Метеор» и др.).

Изучение погоды, ее прогнозирование имеет огромное практическое значение. Прогнозом погоды занимается раздел метеорологии, который называется синоптической метеорологией. Наблюдения за погодой ведутся на метеорологических станциях и постах. Служба погоды есть почти во всех странах. Данные со станций и постов поступают в Бюро погоды. Центральным органом службы погоды является Гидрометцентр. Наблюдения проводятся 8 раз в сутки: в 0 ч., 3 ч., 6 ч., 9 ч. и т.д. Обработка данных осуществляется на ЭВМ, составляются синоптические карты – карты погоды. Карты погоды являются основой для ее предсказания. Кроме карт, составляют уравнения гидродинамики атмосферных процессов, которые решают путем интегрирования.

Наиболее достоверными являются краткосрочные прогнозы (на 1-3 суток), их оправданность почти 90%. Чем больше срок прогноза, тем меньше его оправдываемость.

Долгосрочные прогнозы могут составляться на неделю, месяц, сезон. Систематическое составление долгосрочных прогнозов началось в нашей стране в 1922 г. Прогнозы погоды на месяц оправдываются не более, чем на 70%. На Земле существует 3 мировых гидрометеорологических центра: в Вашингтоне, Мельбурне и Москве.

Прогнозы погоды даются обычно для большого района. В конкретной местности для их уточнения полезно использовать местные признаки погоды.

Слово «климат» произошло от греческого «клима» – зона (буквально - наклон солнечных лучей) – или «клинейн» – наклонять. Этот термин ввел древнегреческий ученый Гиппарх. Плавая в разных широтах, люди заметили, что угол, под которым относительно горизонта видно Солнце в полдень, с продвижением на север уменьшается.

Климат – это многолетний режим погоды, характерный для данной местности («усредненная погода»). Климат изучает наука климатология. Основоположниками климатологии считаются А. Гумбольдт, А.И. Воейков, В.П. Кеппен, П.И. Броунов, А.С. Берг, Б.П. Алисов, А.А.Григорьев, М.И. Будыко и другие.

Климат формируется в результате сложного взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью. К факторам климатообразования должны быть отнесены:

1) географическая широта (количество солнечной радиации);

2) циркуляция атмосферы (воздушные массы, атмосферные фронты, господствующие ветры);

3) характер подстилающей поверхности:

а) влияние океанов:

- близость к океану;

- океанические течения;

б) рельеф:

- высота места над уровнем моря;

- расположение горных хребтов;

в) влияние ледникового и снежного покровов, растительности;

г) влияние растительного покрова.

Все многообразие климатов на Земле можно классифицировать. В основу классификации могут быть положены различные признаки – какая-либо одна или несколько характеристик климата. Так, В.Кеппен на первое место в классификации климатов ставит температурный режим и степень увлажнения, Л. Берг – зональные ландшафтные особенности территории, в частности, характер растительности, Б. Алисов – господство одной или двух (для переходных поясов) географических воздушных масс.

Рассмотрим современную классификацию климатических поясов, предложенных Ф.Н. Мильковым.

Экваториальный пояс. Расположен в экваториальных широтах примерно до 5^о-10^о от экватора в северном и южном полушариях, на материках Южная Америка, Африка, Зондских островах и полуострове Малакка. Весь год господствующими здесь являются экваториальные воздушные массы. Климат равномерно жаркий и влажный. Сезонные колебания температуры и влажности воздуха очень малы. Среднемесячные температуры составляют +24^о – +28^оС, а относительная влажность воздуха – около 90%. Суточная амплитуда температур оказывается больше годовой.

В пределах экваториального пояса можно выделить две климатические области с двумя подтипами: зенитальных дождей (постоянно влажно) и тропических муссонов (периодически влажно).

Для экваториального климата зенитальных дождей характерно очень большое количество осадков – до 2000-3000 мм в год и более, с относительно равномерным их распределением по сезонам. Особенно много осадков выпадает в этих широтах после дней весеннего и осеннего равноденствия (зенитальные дожди). Характер погоды в течение дня практически не меняется. С утра солнечно, к полудню появляются кучевые облака, перерастающие в кучево-дождевые, и начинается ливневый дождь, сопровождающийся грозой. К вечеру небо вновь становится ясным, и наступает душная тропическая ночь. Смена погоды в течение суток совершается так же, как и ход часов.

Климат тропических муссонов представлен на восточных окраинах материков экваториального пояса – там, где появляется непродолжительный перерыв в осадках. Соответственно и количество их несколько меньше, чем в области зенитальных дождей. Сухой период в экваториальном поясе связан с перемещением зенитальных дождей в северном (июль) и южном (январь) направлениях и проникновением сюда пассатных ветров.

Субэкваториальные пояса. Они простираются к северу и к югу от экваториального, захватывая Южную Америку, Африку, север Австралии, Индостан и Индокитай. Климат здесь жаркий и переменно влажный (климат обусловлен действием тропических муссонов). Летом господствуют экваториальные воздушные массы, а зимой – тропические. В этом поясе появляются сезонные различия температур, особенно заметные на Индостане и в Индокитае. Средняя температура самого теплого месяца года составляет +26^о – +28^оС, а самого холодного – +20^о – +22^оС. Наиболее жарко бывает в конце сухого сезона, перед началом периода дождей. Годовая сумма осадков колеблется от 2000 мм вблизи экваториального пояса (на наветренных склонах гор намного больше) до 500 мм на границе с тропическими поясами. Почти все осадки приходятся на лето (в северном полушарии – с апреля по октябрь, в южном – с октября по апрель). Продолжительность сухого и влажного сезонов неодинакова. Вблизи экваториального пояса продолжительность сухого периода 2-3 месяца, в направлении к тропическим поясам он возрастает до 9-10 месяцев, соответственно изменяется и влажный сезон.

Тропические пояса. Они расположены в северных и южных тропических широтах. В северных тропических широтах тропический пояс не образует сплошной полосы. На севере Индостана и Индокитая, вследствие ярко выраженной муссонной циркуляции (лето дождливое, зима сухая), климат субэкваториальный, а не тропический.

Весь год в тропических поясах господствуют тропические воздушные массы. В пределах тропических поясов выделяют области с 3 подтипами климатов: тропический пассатный, тропический морской (влажный) и тропический континентальный (сухой).

Тропический пассатный климат хорошо выражен на океанах в тропических широтах. Его отличительные черты: умеренный устойчивый ветер с восточной составляющей, малая облачность, небольшое количество осадков – 150-250 мм в год.

Тропический морской климат свойствен восточной окраине материков тропических широт. Здесь климат равномерно влажный, с годовой суммой осадков до 1000 мм. Средние температуры самого теплого месяца +24^о – +26^оС, холодного +18^о + 20^оС.

Тропический континентальный климат (климат тропических пустынь – Сахары, Калахары, Аравии, Австралии и др.) отличается исключительно жарким летом (+30^о - +32^оС) и крайней бедностью атмосферных осадков (менее 100 мм в год), дожди носят эпизодический характер. На севере Сахары, в Ливийской пустыне, была отмечена самая высокая из температур, наблюдавшихся на Земле, – +58^оС. На северо-западе Сахары дожди могут не выпадать по нескольку лет подряд. Зима в тропических пустынях намного прохладнее. Таким образом, годовые амплитуды составляют 15-20^оС. Воздух этих пустынь отличается крайней сухостью, относительная влажность его не превышает 20-25%.

Ряд особенностей имеют прибрежные тропические пустыни (западное побережье Сахары, пустыни Намиб и Атакама, юг Калифорнии). Омываемые холодными течениями, они оказываются намного прохладнее внутриматериковых тропических пустынь. Особенно заметно отличаются летние температуры, значения которых редко превышают +20^оС. Количество осадков столь же мало, но дожди, как правило, не выпадают; вся атмосферная влага образуется за счет ночных рос и туманов.

Субтропические пояса. Они располагаются в среднем от 30^о до 40^о широты в северном и южном полушариях. Летом здесь господствует тропический воздух, зимой – умеренный. При столь контрастной смене воздушных масс субтропики существенно отличаются от умеренных поясов тем, что температура воздуха самого холодного месяца положительна и вегетация многих растений не прекращается и зимой. Снег в субтропиках может выпадать, но на низменных равнинах снежного покрова не образуется. В субтропическом поясе 4 подтипа: средиземноморский, континентальный(сухой), муссонный, океанический (равномерно влажный).

Субтропический средиземноморский климат характерен для акватории и побережья Средиземного моря, Тихоокеанского побережья на юго-западе США и Чили, юго-запада Африки и Австралии. Лето жаркое и сухое, со средними температурами +24^о – +26^оС; зима мягкая и дождливая – +8^о – +12^оС. Осадков выпадает 500-700 мм в год, преимущественно в зимний период.

Субтропический внутриматериковый (континентальный) климат имеет место в Северной Америке (штат Калифорния), во внутренних районах Евразии субтропических широт, на южном побережье Австралии. Здесь очень жаркое лето (средняя температура самого теплого месяца +28^о – +30^оС) – солнечное и сухое. Абсолютный максимум температуры воздуха почти такой же, что и в тропических пустынях. В «Долине смерти» в Калифорнии наблюдалась температура почти +57^оС. Зима прохладная (0^о – +5^оС), в горных районах ниже 0^оС и тоже сухо. Годовая сумма осадков 200-250 мм.

Муссонный климат субтропиков складывается на восточных окраинах материков Евразии, Северной Америки с примыкающими к ним акваториями океанов. Годовой ход осадков здесь прямо противоположен средиземноморскому. Лето жаркое и влажное, средняя температура июля +22^о – +24^оС; зима прохладная и сухая, средняя температура января +2^о – +6^оС. Осадков выпадает около 1000 мм в год, причем почти все это количество приходится на летний сезон.

Океанический климат субтропиков (с равномерным увлажнением) мягкий и влажный. Он характерен для крайнего юго-востока Австралии, Африки, восточного побережья Южной Америки в субтропических широтах и примыкающих к ним акваторий океанов. Средние температуры составляют летом +20^о – +22^оС, зимой +10^о – +12^оС. осадков выпадает около 1000 мм в год, большая часть которых приходится на зимний период.

Умеренные пояса. Они размещаются между 40^о и 65^о широты северного и южного полушария. Характерные черты умеренных поясов: господство воздуха умеренных широт и западных ветров, активная циклоническая деятельность, прохладная или холодная зима с устойчивым снежным покровом. Климат умеренного пояса распадается на несколько подтипов: океанический, окраинно-материковый (морской), умеренно-континентальный, континентальный, резко-континентальный и муссонный.

Океанический климат свойствен почти всему умеренному поясу южного полушария и умеренному поясу северного полушария над Атлантикой и Тихим океаном. Этот тип климата отличается повышенной влажностью, облачностью и малой годовой амплитудой температур в 5-10^оС, с устойчивыми сильными западными ветрами. Самым теплым месяцем года является август, а самым холодным – февраль (это верно для северного полушария, а в южном – наоборот). Моряки называли эти широты в южном полушарии «ревущими сороковыми».

Морской умеренный климат характерен для западных берегов Евразии и Северной Америки. Здесь в течение всего года наблюдаются влажные западные ветры с океана – относительно теплые зимой и прохладные летом. Средняя температура января слабо положительная (+1^о – +5^оС), устойчивого снежного покрова нет. Средняя температура июля +14^о – +16^оС. Осадков выпадает много – до 1000-1500мм в год, распределены они относительно равномерно в течение года.

Умеренно-континентальный климат господствует на большей части Восточной Европы и Русской равнины, на востоке Северной Америки и на крайнем юго-востоке Южной Америки. Осадков здесь выпадает от 800 до 500 мм в год, большая часть из которых приходится на теплое время года. Средняя температура июля составляет +16^о – +19^оС, января – от –5^о до –15^оС. Начиная с этой климатической области, зимой образуется снежный покров.

Континентальный климат характерен для Западной Сибири, Казахстана, внутриконтинентальных районов Канады. Годовое количество осадков здесь становится меньше – от 400 до 600 мм, а годовая амплитуда температуры воздуха возрастает в основном за счет низких зимних температур: -20^о –25^оС.

Резко-континентальный климат имеет место только на материке Евразия, в Средней и Восточной Сибири и Центральной Азии. Наличие этой климатической области объясняется огромными размерами континента и значительной удаленностью от океанов. Годовая сумма осадков снижается до 250-300 мм, большая часть их выпадает в теплое время года. Средние температуры июля +20^о – +22^оС, в Центральной Азии до +26^оС. Средние температуры января –30^о –40^оС, на юге области на 10-15^оС выше. Таким образом, здесь наблюдается одна из самых высоких годовых амплитуд на Земле – до 60^оС.

Муссонный климат умеренного пояса хорошо выражен на тихоокеанском побережье Евразии – в Приморье, на Сахалине, Японии и северо-востоке Китая. Зима холодная и малоснежная (-15^о –20^оС), лето относительно теплое и влажное, со средне-июльскими температурами +16^о – +20^о . Осадков выпадает до 1000 мм а в год, причем до 80-90% их приходится на лето. Очень слабо муссонный климат выражен на восточном побережье США и Канады, но здесь он скорее имеет черты умеренно-континентального климата с обильными осадками летом и зимой.

Субарктический пояс проходит по северу Северной Америки и северу Евразии, простираясь вблизи Северного полярного круга. В субарктическом поясе можно выделить два подтипа: материковых тундр и лесотундр и безледных полярных морей и их побережий (морской).

В климате материковых тундр и редколесий средняя температура июля составляет +10^о – +13^оС, января –20^о –40^оС. Здесь находится зимний полюс холода северного полушария (в районе Омякона была зарегистрирована температура –71^оС). Осадков выпадает мало – 200-300 мм в год, большая часть их приходится на лето.

Климат полярных морей присущ Норвежскому, Баренцеву и Берингову морям. Зима здесь теплая, около 0^оС, на побережье – ниже; лето прохладное - +5^о – +12^оС. Годовая сумма осадков 500 мм и более.

Арктический пояс занимает большую часть Северного Ледовитого Океан, острова и побережье Азии. Весь год здесь господствуют арктические воздушные массы. Характерна долгая полярная ночь и столь же продолжительный полярный день. Температура летних месяцев около 0^оС (во внутренних районах побережья до +2^оС), зимних – от –20^о до –40^оС. Особенно холодна зима на о.Гренландия. Сумма годовых осадков менее 250 мм.

Субантарктический пояс проходит узкой полосой у берегов Антарктиды, включая околоантарктические острова и север Антарктического полуострова. Средние температуры самого холодного месяца года (июля) – -10^о –16^оС, самого теплого (января) – 0^о +5^оС. Осадков выпадает 400 мм и более. Почти весь год держится низкая облачность, густые туманы и сильные ветры.

Антарктический пояс охватывает Антарктический материк. Это так называемый климат ледяных плато с морозным летом. Весь год здесь господствуют антарктические воздушные массы. Средние температуры июля –40^о –64^оС (при абсолютном минимуме –89^оС). Даже средние температуры января, самого теплого месяца года, составляют –16^о –32^оС. Годовая сумма осадков меньше 100 мм, причем почти все количество осадков выпадает в виде инея и изморози. Столь низкие в течение всего года температуры воздуха во внутренних районах Антарктиды являются результатом не только высокой широты и устойчивого антициклона, но и значительной высоты ледяного панциря над уровнем моря.