Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Цикличность изменений климата




Общие сведения о климате.

Климат – этомноголетний среднестатистический режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения []. Он формировался на протяжении веков и тысячелетий, и ныне мы наблюдаем дальнейшее развитие этого многосложного процесса.

Климат характеризуется показателями, рассчитываемыми путем усреднения на отрезке времени продолжительностью 30 лет. К таким показателям относятся климатические нормы среднегодовой и среднемесячной температуры и относительной влажности воздуха приземного слоя атмосферы над некоторой территорией, скорости регистрируемого в нем ветра, годовых и месячных сумм выпадающих на ней атмосферных осадков, количество дней с дождями, снегопадами, туманами и грозами в том или ином месяце и многие другие. Фактически под климатом принято понимать усреднённое состояние погоды за длительный промежуток времени (не менее трех десятилетий).

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 период времени порядка тридцати лет.

Ныне  климат рассматривается  как одна из важнейших характеристик  ландшафта, характеризующая многолетнюю динамику атмосферы, сложившуюся во взаимодействии с другими оболочками нашей планеты, под влиянием всех физико-географических факторов, а также обусловленную деятельностью человека.

 Установлено, что изменение климата какого-либо региона планеты, неизбежно влечет за собой изменения климатов и в остальных ее регионах. Учитывая взаимосвязанность изменений климата различных регионов планеты, в климатологии рассматривается также понятие - глобальный климат.

Глобальный климат это сложная система квазициклических перемен средних состояний погоды на всей нашей планете, формирующейся в  результате взаимодействий между ее атмосферой, гидросферой, криосферой, литосферой и биосферой. Поскольку изменения климата в различных регионах мира взаимосвязаны, для прогнозирования изменений климата в каком либо одном из них необходимо учитывать возможные  изменений глобального климата. Это на столько сложно, что в наши дни изменения климата в лучшем случае удается объяснять, но не предвидеть. 

Климатические подсистемы

Перечисленные компоненты физико-географической оболочки Земли принято рассматривать как климатические подсистемы.

Атмосфераобладает наименьшей массой и теплоемкостью. Поэтому происходящие в ней процессы обуславливают изменения характеристик ее состояния с периодами, значения которых существенно меньше 30 лет. В результате этого большинство атмосферных процессов на изменения климата не влияют. Значимое влияние на климат оказывают изменения лишь таких, достаточно инерционных характеристик  атмосферы, как ее химический состав, пространственное распределение входящих в ее состав газов и аэрозолей, а также структура общей атмосферной циркуляции.

Климат в основном определяется взаимодействием атмосферы с гидросферой, литосферой, криосферой и биосферой.

Масса и теплоемкость гидросферы приблизительно в 1000 раз больше, чем атмосферы. Для изменения температуры атмосферы на 1 градус потребовалось бы изменение температуры гидросферы на 0.001 градуса. Вследствие этого гидросфера играет роль стабилизатора температурного режима нашей планеты. В тоже время многие процессы, происходящие в гидросфере, способны изменять климат. К таким процессам относятся изменения характеристик и распределения в Мировом океане водных масс, крупномасштабных океанических течений и др. Особенности подобных процессов во многом определяются расположением на планете различных частей гидросферы, которое существенно зависит от макрорельефа поверхности литосферы.

Литосфера - наименее динамичная климатическая подсистема. Тем не менее и в ней происходят процессы дрейфа материков,  образования и разрушения гор, которые влияют на расположение океанов и морей, а также общую циркуляцию атмосферы. Ими обусловлены наиболее грандиозные и долговременные изменения климата, с периодами миллионы – сотни миллионов лет.

Многие участки поверхности литосферы непосредственно обмениваются теплом, веществом, и энергией с атмосферой, и гидросферой. Вследствие этого происходящие на них геохимические и геофизические  процессы порождают составляющие изменчивости климата, характеризующиеся существенно меньшими периодами. Характеристики подобных процессов, происходящих  на той или иной территории, определяются ее рельефом, а также особенностями почвенного покрова.

Процессы трансгрессии и регрессии значительных участков земной коры происходят с периодами сотни – единицы тысяч лет. За такие же промежутки времени значимо изменяются характеристики почв. В тоже время землетрясения и извержения вулканов способны изменять климат практически мгновенно.

Криосфера нашей планеты – ее снежно ледовый покров, как климатическая подсистема принимает участие в формировании составляющих изменчивости радиационно-теплового режима и режима увлажнения нашей планеты с периодами единицы лет – сотни тысяч лет.  Наиболее короткопериодные ее изменения происходят с периодом 1 год. Самые длиннопериодные составляющие определяются циклами возникновения в плейстоцене, всемирных оледенений.

Основная масса криосферы сосредоточена в Антарктиде. Значительны площади криосферы и в северном полушарии (Гренландия, Арктика, горы). Криосфера в периоды глобального похолодания климата вбирает в себя значительную часть гидросферы (уровень Мирового океана при этом существенно понижается). В периоды оттепелей криосфера сокращается, а гидросфера увеличивает свой объем, что и происходит в современную эпоху и подтверждает наличие глобального потепления климата.   

Биосфера - наиболее активная климатическая подсистема. В отличие от прочих она способна изменять климат "по своему усмотрению" - подстраивать его под потребности своего развития. Именно благодаря биосфере произошли изменения химического состава атмосферы, установился современный тепловой режим планеты. Биосфера - наиболее уязвимая (страдающая от техногенных воздействий) климатическая подсистема, она также играет важнейшую роль в формировании режима увлажнения, круговоротах всех веществ на планете, в том числе и воды.

Классификации климатов

Многообразие особенностей климатов различных регионов планеты  позволяет построить множество различных их классификаций. Практически все известные классификации климатов были разработаны в ХХ веке.

В Украине и России наиболее часто применяется  классификация типов климата, созданная в 1956 году известным советским климатологом Б. П. Алисовым. Эта классификация связывает особенности климата местности и  преобладающих над ней особенностей циркуляции атмосферы.

Согласно этой классификации, в каждом полушарии Земли  выделяется по четыре основных климатических пояса: 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 выделяют различные типы климата.

Согласно классификации Алисова различают следующие типы климата:

Экваториальный пояс

       Экваториальный климат -климат влажных лесов экваториального пояса со слабыми ветрами, очень малыми годовыми колебаниями температур (24-28 °С на уровне моря) и обильными осадками (от 1,5 тыс. до 5 тыс. мм в год), выпадающими более или менее равномерно в течение всего года. Для территорий с данным климатом характерно пониженное атмосферное давление, обильные тропические дожди, слабые ветры, высокая температура, но без засушливых периодов. Все это создает условия для произрастания влажноэкваториальных лесов и возделывания ценных тропических культур (саговая и кокосовая пальмы, бананы, ананасы, какао). Экваториальный климат распространён на обширной территории Экваториальной Африки, в бассейне Амазонки в Южной Америке, местами в Центральной Америке.

Субэкваториальный пояс

       Тропический муссонный климат - тип климата по классификации Алисова, где господствует режим тропических муссонов, распространённый в некоторых частях тропических океанов, в частности в Индийском океане и на западе Тихого океана, а также над Южной Азией и в тропиках Африки и Южной Америки. Внутритропическая зона конвергенции вместе с экваториальной депрессией перемещается через эти области два раза в год – с юга на север и с севера на юг. Поэтому в этих областях зимой господствует восточный (пассатный) перенос, меняющийся летом на западный перенос.

Вместе с более или менее резкой сезонной сменой преобладающих воздушных течений здесь происходит и смена тропического воздуха на экваториальный от зимы к лету. Резко меняются по сезонам также абсолютная и относительная влажность воздуха (максимум летом) и облачность (резкий максимум летом и резкий минимум зимой); например, в Колкате облачность составляет 84% в июле и 8% в январе. Можно сказать, что при летнем муссоне распространяются в сторону высоких широт условия экваториальной зоны, а при зимнем муссоне распространяются к низким широтам условия субтропического пояса высокого давления.

 

В связи с сухой зимой для климата тропических муссонов особенно характерен ландшафт саванн, т. е. тропической лесостепи. На востоке и в центральных районах Индии деревья даже сбрасывают листву в сухой зимний период.

 

В одном районе зоны тропических муссонов наблюдается самые высокие средние годовые температуры на Земном шаре. На юго-западные берега Красного моря в Эритрее иногда попадает летний муссон из южного полушария, переваливая Эфиопское нагорье. При этом его температура дополнительно повышается в результате фёнового процесса. Поэтому на побережье Эритреи наблюдается очень высокие температуры воздуха. В Массауе средняя температура января и февраля +26˚, июля +35˚, а среднегодовая +30˚.

Температура воздуха в тропических муссонах над океаном столь же высока и имеет такую же малую годовую амплитуду, как и в экваториальном климате. Над сушей годовая амплитуда температуры больше, и растёт с географической широтой. Особенно это заметно на юге Азии, где тропическая муссонная циркуляция наиболее далеко распространяется на материк к северу.

В Куябе средняя температура в октябре +28˚. Она немного снижается с наступлением летнего муссона, приносящего морской воздух, до +27˚ в январе. Зимой же, в июне, она убывает до +24˚. Годовая амплитуда, таким образом, невелика – только около 4˚.

Почти под той же широтой в Ченнайе в июне +32˚ и в январе +25˚; но в Варанаси в мае температура +33˚, в июле, после наступления летнего муссона, +29˚, а в январе падает до +16˚. Таким образом, годовая амплитуда в Варанаси 17˚ – величина очень большая для этих широт.

В Восточном Китае тропическая муссонная циркуляция проникает ещё дальше на север. Она наблюдается, например, в Шанхае. В августе средняя температура здесь +27˚. Но зимний муссон, приходящий из высоких широт, снижает среднюю температуру января до +3˚. Годовая амплитуда при этом 24˚.

Осадки в климате тропических муссонов распределяются очень неравномерно. Местами они так же велики, как в экваториальном климате. Но с широтой они обычно убывают, особенно на равнине в глубине материка. В Хартуме годовая сумма осадков всего 135 мм; это условия резкой засушливости. Но на высоких берегах и на склонах гор, обращённых к летнему муссону, осадки резко возрастают. В Африке, на побережье Гвинейского залива, например, в Конакри они почти достигают 5 000 мм. Не больше этого осадки и в других наиболее дождливых районах Индии.

Замечателен резко выраженный годовой ход осадков в зоне тропических муссонов. Так, в Калькутте, с ноября по апрель в месяц выпадает по 2 730 мм, а в декабре – только 5 мм. В общем можно сказать, что за 4 месяца господства летнего муссона в Индии выпадает 90% годовой суммы осадков. То же обнаруживается в этой зоне и на других материках. В Конакри в декабре – марте выпадает 15 мм, а июне – сентябре 3 920 мм. В Гоянии при годовой сумме 1 750 мм, зимой (с мая по сентябрь) выпадает 90 мм, а летом (с ноября по март) 1 390 мм. В Хартуме при общей сухости климата всё-таки с июля по октябрь выпадает 130 мм осадков, а с ноября по апрель они не выпадают вовсе.

       Муссонный климат на тропических плато- разновидность субэкваториального климата, характерная для тропических плато, таких как Эфиопское нагорье, Хауд (Эфиопия), Марра (Судан), Ята (Кения), Касаи (ДРК), Декан, Шан (Мьянма), Корат, Юньнань - Гуйчжоуское нагорье, Наска, Мату-Гросу, Боливийское, Атертон, Баркли, Кимберли.

На Эфиопском нагорье ( Аддис-Абеба) на высоте 2 440 м температура самого тёплого месяца (апреля) +17˚, а самого холодного (декабря) +13˚. Годовая амплитуда мала, всего 4˚, но абсолютные значения температуры понижены в сравнении с равниной. Суточная амплитуда температуры велика; иногда максимальная температура достигает -3˚. Зимой изредка выпадает снег. Годовая сумма осадков в Аддис-Абебе 1 260 мм. Дождливый период продолжается с июня по сентябрь, причём в июле выпадает 300 мм, а в декабре лишь 5 мм.

Тропический пояс

       Тропический сухой климат преобладает в пустынях Африканских (Сахара, Намиб), Аравийских (Нефуд, Руб-эль-Хали), Австралийских (Большая Песчаная пустыня, Большая пустыня Виктория, Пустыня Гибсона, Пустыня Симпсона), Калифорнийских (Сонора, Нижнекалифорнийская пустыня). Всё же рациональный баланс земной поверхности здесь значительно меньше, чем в экваториальном поясе, вследствие сухости воздуха и большого альбедо земной поверхности. Среднегодовые температуры воздуха очень высоки, так как малы затраты тепла на испарение. Для данного климата характерно лето, исключительно жаркое, со средней температурой самого тёплого месяца не ниже +26˚, а местами почти до +40˚.

Именно в зоне тропических пустынь наблюдаются самые высокие летние максимумы температуры на Земном шаре, около +57˚ — +58˚.

Зима также тёплая, с температурой самого холодного месяца между +10˚ и +22˚. Годовые амплитуды изменения среднемесячных температур, значительны для тропического пояса — в среднем 15˚ — 20˚. Очень велики суточные колебания температуры, иногда достигающие 40˚.

Облачность и осадки здесь очень малы. Осадки выпадают редко, но возможны и сильные ливни (в Сахаре до 80 мм в сутки). Годовые суммы осадков в большинстве случаев меньше 250 мм, а местами меньше 100 мм. В Асуане отмечались периоды, когда дождя не выпадало вовсе несколько лет подряд.

Режим ветра в этих континентальных районах не так характерен и устойчив, как в пассатах над океанами, так как эти районы могут находиться под влиянием не только антициклонов, но (летом) и размытых барических депрессий. Ветры преобладают от слабых, до умеренных, тем не менее, иногда возникают и пыльные вихри, и даже песчаные бури, переносящие огромные количества песка (самумы). Они связаны с крайним перегреванием нижнего слоя воздуха.

       Тропический влажный климат (пассатный климат) является  типичным  над океанами в пассатных зонах Северного и Южного полушарий. Он встречается также  в Центральной Америке и восточном побережье Австралии.

Средние температуры летних месяцев меняются с широтой в пассатной зоне от +20 до +25 – +27˚. Зимой в высокоширотных частях зоны пассатов температуры снижается до +10 – +15˚; следственно, меридиональный градиент в пассатах зимой выше, чем летом.

Кучевые и слоисто-кучевые облака возникают в большом количестве: средняя облачность порядка 50% и больше; меньше только над холодными водами у западных берегов континентов. Ещё больше облачность на пассатных фронтах – в ложбинах, разделяющих субтропические антициклоны одного и того же полушария. Здесь небо часто бывает закрытым полностью.

Но слишком интенсивных осадков в пассатной зоне не бывает, за исключением тех островов, где им способствуют орографические условия. Так, на гористом острове Кауаи (Гавайский архипелаг) в среднем годовом выпадает около 12 000 мм в год. К этому приводит непрерывный подъём пассата по северо-восточным горным склонам. На подветренном склоне той же горы на острове Кауаи среднее годовое количество осадков всего 560 мм.

В открытом океане погода в зоне пассатов преимущественно сухая, так как облака не достигают уровня оледенения. Слабые осадки, связанные с коагуляцией капель в облаках, не меняют существенно этого положения. Изредка сильные осадки над океаном могут быть связаны с прохождением тропических циклонов.

Субтропический пояс

          Средиземноморский климат  — климат, типичный для территорий, окружающих Средиземное море, а также Южного берега Крыма. Он часто встречается на западном побережье материков, примерно между широтами 30° и 45° к северу и к югу от экватора. Такой климат характерен для  значительной части Калифорнии, провинции Западный Кейп в ЮАР, западной части Чили, прибрежных районов на юге Западной Австралии и полуострова Эйр в Южной Австралии. На побережье Черного моря он характерен также для участка побережья Кавказа от Анапы до Туапсе.

Во всех регионах со средиземноморским климатом зимы относительно мягкие, а летняя температура колеблется в зависимости от региона. К примеру, в Афинах в Греции летом наблюдается высокая температура, а в Сан-Франциско лето более прохладное из-за апвеллинга холодных водных масс вдоль побережья. Поскольку все регионы со средиземноморским климатом находятся вблизи крупных водоёмов, в целом температура в них умеренная, с относительно небольшой разницей между зимним минимумом и летним максимумом (хотя суточные перепады температур летом могут быть велики, если местность не расположена непосредственно на побережье). Температура зимой редко опускается ниже нуля градусов, снег также редко выпадает на уровне моря, однако в окрестных горах часто бывают снегопады из-за высокой влажности.

В летнее время в регионах со средиземноморским климатом доминируют очаговые зоны высокого давления, в которых сухой воздух опускается на слой морского воздуха с переменной влажностью, при этом выпадение осадков становится невозможным или маловероятным, за исключением редких гроз. В зимнее время приполярные атмосферные массы и связанные с ними периодические бури достигают низких широт средиземноморских зон, принося с собой дожди, а в горные районы — снег. В результате, районы с таким климатом получают почти всё количество ежегодных осадков зимой, в летнее же время какие-либо значительные осадки могут отсутствовать 2-5 месяцев.

Например, в Сан-Франциско в Калифорнии выпадает в среднем 448 мм дождевых осадков ежегодно с ноября по апрель, в остальное время года — всего лишь 52 мм, а с июля по август осадки почти полностью отсутствуют.

Ближе к экватору зимнее количество осадков уменьшается. В направлении полюсов общая влажность, как правило, возрастает; В Европе количество летних дождевых осадков увеличивается к северу, в то время как вдоль западного побережья Америки в северном направлении зимы становятся более влажными, а период отсутствия осадков — короче.

          Субтропический континентальный климатхарактерен длявнутренних регионов континентов, расположенных в субтропическом поясе. Летом субтропики внутри материков находятся под воздействием развитых областей понижения давления без фронтов. Это зона степей, полупустынь и пустынь.

В них формируются массы континентального тропического воздуха с высокой температурой, сравнительно низким влагосодержанием и малой относительной влажностью. Погода преобладает малооблачная, сухая и жаркая. Средние температуры летних месяцев близки к +30˚ или повышают эту величину.

Зимой же на эти районы распространяется циклоническая деятельность, так как в них часто формируются или проходят через них полярные фронты. Погода неустойчива, с резкими сменами температуры и осадками. Среднегодовое количество осадков не более 500 мм.

В Азии к зоне внутриконтинентального субтропического климат относятся Иранское нагорье, и большая (южная) часть пустынь Туранской низменности, расположенных на территории Туркменистана и Узбекистана. Здесь зимой господствует полярный воздух и потому зимние температуры значительно ниже, чем в тропических пустынях. Летом же здесь формируются массы континентального тропического воздуха с очень высокой температурой, низкой относительной влажностью, очень малой облачностью. Летом здесь обилие солнца, как и в тропических пустынях. Так, в Термезе в году 207 ясных дней и всего 37 пасмурных. В Ташкенте средняя температура июня +27˚, а января -1˚. Среднегодовое количество осадков 350 мм, из которых с июля по сентябрь только 20 мм.

В отдельные летние дни температура в некоторых пунктах Туркмении повышается до +50˚. Зимой в Туранской низменности морозы зимой могут достигать -30˚...

В Северной Америке континентальный субтропический климат характерен для Мексики; а также таких штатов США, как Техас, Аризона, восточная Калифорния, Невада. В Юме средняя температура июня +32˚, а января +12˚. Среднегодовое количество осадков 90 мм.

В Южной Америке, где сильны океанические влияния, летние температуры этого климат ниже и осадки обильнее. В Сан-Луисе средняя температура июня +24˚, а января +9˚. Среднегодовое количество осадков 570 мм.

          Субтропический муссонный климат - характерен для востока Центрального Китая (Пекин, Тяньцзинь, Шанхай, Хэбэй, Шаньдун, Цзянсу, Аньхой, Шаньси, Шэньси, Хубэй, Хэнань, Чжэцзян), юга Республики Корея (Кванджу, Пусан, Ульсан, Чолла-Намдо, Кёнсан-Намдо, Чеджудо) и Японии (центр и юг Хонсю; Кюсю и Сикоку); атлантического побережья США (Округ Колумбия, Нью-Джерси, Делавэр, Мэриленд, Виргиния, Северная и Южная Каролина, Джорджия, восток Алабамы и север Флориды), Центральной Аргентины (частично Буэнос-Айрес и Энтре-Риос) и Уругвая.

Данный тип климата характерен для  восточных окраин материков, расположенных в субтропиках. Зимой эти районы находятся под влияниям холодных воздушных течений с материка; летом сюда приходит воздух с океана. Годовой ход осадков противоположен средиземноморскому типу. Зимой погода ясная и сухая; летом, напротив, обильны осадки, выпадающие в циклонах над материком, частью конвективные, частью фронтальные. Играет большую роль и орографическое усиление осадков на наветренных склонах гор.

Осадки в общем обильны, и потому данный тип климата характеризуется богато развитыми лесами из широколиственных пород с вьющимися и лазающими растениями (лианы, плющи). Снег в этом климате выпадает, но снежный покров не удерживается.

Температуры воздуха в зимние месяцы могут быть и отрицательными. Например, в Азии Пекин имеет среднюю температуру в июле +26˚, а в январе -4˚; , в Вашингтоне средняя температура в июле +25˚, в январе +1˚; в Южной Америке этот тип климата есть в Аргентине (на Ла-Плате).

 Буэнос-Айрес имеет среднюю температуру января +23˚, июля +9˚.

           Климат высоких субтропических нагорий типичен длявысокогорных регионов Азии — Тибета, Памира, Каракорума, Гиндукуша. Он распространен в них на высотах 3500 – 4000 м. Это климат резко континентальный, при этом лето сравнительно прохладное, а зима холодная. Осадков в общем мало; это климат высокогорной пустыни.

В Лех (Джамму и Кашмир) средняя температура июля +18˚, а января –7˚, среднегодовое количество осадков 80 мм (июль–август – 25 мм). В Дулани средняя температура июля +16˚, а января –9˚, среднегодовое количество осадков 130 мм. В Мургабе (Памир) средняя температура июля +14˚, а января –18˚ (иногда достигают –50˚), среднегодовое количество осадков 77 мм.

На юго-востоке Тибетского нагорья летние осадки обильны в связи с проникновением сюда индийского муссона. В Лхасе средняя температура июля +17˚, а января 0˚, среднегодовое количество осадков 1600 мм (май – сентябрь – 1580 мм) (бывает более 5000 мм и бывает менее 400 мм).

К востоку от Памира расположен Синцзян (1000 – 2000 м), который со всех сторон кроме востока окружён горами. Осадков здесь выпадает очень мало и ландшафт представляет пустыню с жарким летом и холодной зимой. В Кашгаре средняя температура июля +28˚, а января –6˚, среднегодовое количество осадков 100 мм. В Урумчи средняя температура июля +24˚, а января –19˚, среднегодовое количество осадков 100 мм.

 

          Субтропический климат океанов

В субтропических широтах океанов летом преобладает режим антициклонов с малооблачной и сухой погодой со слабыми ветрами, а зимой – циклоническая деятельность с дождями и сильными ветрами, часто со штормами. Годовые амплитуды температуры здесь, конечно, меньше, чем в континентальном типе, в среднем около 10˚.

В восточных частях океанов лето сравнительно прохладное, так как сюда часто проникают воздушные течения из более высоких широт (по восточной периферии антициклонов) и здесь проходят холодные океанические течения. В западных частях океанов лето более тёплое. Зимой, наоборот, в западной части океанов попадают холодные массы воздуха с материков (Азии, Северной Америки) и температуры здесь ниже, чем на востоке.

В центральных частях океанов северного полушария средние температуры летних месяцев в субтропиках +15˚ – +25˚, зимних месяцев +5˚ – +15˚. В южном полушарии зимние температуры выше, а летние ниже и стало быть, годовые амплитуды ещё меньше.

Умеренный пояс

          Умеренный морской климат - подтип умеренного климата, формирующийся над океанами и прилегающими к ним частями материков. Характеризуется положительными среднегодовыми температурами, низкой суточной и годовой амплитудой, мягкой зимой, нежарким летом, повышенной влажностью, значительными количеством осадков. Годовой минимум температуры в северном полушарии попадает на февраль, а годовой ее максимум на  август (в южном полушарии — наоборот). Это объясняется высокой теплоёмкостью вод Мирового океана.

          Умеренно-континентальный климат-переходный тип климата от морского к континентальному, характерный для регионов умеренного климатического пояса. Данный климат типичен для большинства расположенных в этом поясе регионов центральной и восточной Европы (Германия, Чехия, Польша, Беларусь, западные и центральные регионы Украины).

На большей части территории Украины климат умеренно континентальный, с четко выраженными сезонами. В южных и западных районах страны климат мягче, чем в северных и восточных. На севере Украины средняя температура самого холодного месяца, января, составляет -7 градусов; в центральных областях она увеличивается до -5. В зимний период средние ночные температуры с севера на юг меняются от -9 до +1, средние дневные - от -3 до +6. Лето в Украине теплое, со средней температурой июля +18:20 градусов. В некоторые годы столбик термометра может подниматься до +32. Средняя ночная температура июля на большей части Украины составляет +13 градусов, средняя дневная - +23 градуса.

Осадки распределены по территории страны очень неравномерно. Наибольшее их количество выпадает в горных районах. В Крымских горах за год выпадает около 1100 мм, в Карпатах количество осадков достигает 1400 - 1600 мм. Наиболее засушливыми являются юго-восточные области Украины, здесь количество осадков не превышает 400 мм, а в отдельные годы бывают засухи. На остальной территории в среднем за год выпадает 600 - 700 мм. По месяцам осадки распределены довольно равномерно, но в большинстве районов наблюдается некоторое их увеличение в летний период. Наиболее дождливыми месяцами являются июнь и июль, в течение которых месячное количество осадков составляет около 100 мм на западе, и 60 - 80 мм на остальной территории. Самыми сухими месяцами на всей территории Украины являются март и октябрь, когда осадков выпадет 30 - 40 мм.

Умеренный континентальный климат –типичен для восточных регионов Украины, а также степей и лесостепей европейской территории России и Западно-Сибирской низменности. Для него характерно еще более жаркое лето и еще более холодная зима, а также большие амплитуды суточных и годовых колебаний температуры.  От умеренно континентального и морского климата, континентальный климат отличается пониженной средней годовой температурой и влажностью, в некоторых случаях увеличенной запылённостью воздуха. Для континентального климата характерна достаточно малая облачность и малое годовое количество осадков, максимум которых приходится на лето. Средняя скорость ветра, как правило, тоже невелика. Погода в регионах с континентальным климатом более изменчива, чем в регионах с морским климатом.

           Умеренный резко континентальный климат - тип климата умеренных широт, характерный для внутренних районов материков, изолированных от мирового океана и находящихся под воздействием областей высокого давления.

Практически на протяжении всего года господствует континентальный воздух умеренных широт, тип погоды — антициклональный, осадков незначительно — менее 400 мм, влажность небольшая — коэффициент увлажнения меньше 1. Ветры, как правило, слабые. Характерны большие амплитуды колебаний температур — как годовых, так и суточных. Зимы продолжительные, малоснежные и очень холодные — на полюсе холода в центральных районах Якутии возможны температуры до —70°С. Лето, как правило, жаркое (средняя температура самого тёплого месяца 15—20 °C, средний максимум — более 25 °C), но короткое, осадков несколько больше, чем зимой, больше всего их выпадает в июле.

Данный тип климата  встречается только в Северном полушарии — это связано с тем, что в умеренных широтах Южного полушария практически нет суши, а значит, нет условий для формирования континентальных воздушных масс. Характерен  он для внутренних областей Северной Америки и Евразии, на территории России это Восточная и Центральная Сибирь.

          Умеренный муссонный климат  встречается в регионах  восточной Азии (Россия: Хабаровский, Приморский край, Сахалинская область; Северо-восток Китая, КНДР; Япония: Хоккайдо, север Хонсю), а также Канады (Нунатсивуит) и Аргентины (Патагония).

Муссоны умеренных широт являются продолжениями муссонов тропических и субтропических регионов, выражены очень отчётливо и наблюдаются примерно до широты Северного Сахалина.

Зимой окраина материка оказывается на периферии азиатского антициклона и здесь преобладает перенос холодного воздуха из Восточной Сибири. Поэтому зима здесь малооблачная и сухая со значительными холодами и резким минимумом осадков. Летом же над востоком Азии господствует циклоническая деятельность, с достаточно обильными осадками. К примеру, в Хабаровске средняя температура в июле +20˚С, в январе -23˚С; среднегодовое количество осадков 560 мм, из которых на зимнее полугодие (октябрь – март) приходится 74 мм. Сложнее обстоит дело в Японии, где и зимой достаточно часты циклоны с фронтальными осадками, которые ещё усиливаются орографией. Летом, напротив, имеется относительный минимум осадков в середине сезона в связи с отступлением циклонической деятельности к северу. В результате зима может оказаться не менее богатой осадками, чем лето. В Саппоро средняя температура в августе +21˚С, в январе -6˚С; осадков 1040 мм в год, причём за зимнее полугодие 540 мм и за летнее 500 мм.

В северных районах Дальнего Востока России, где муссонный режим ветра выражен слабо или отсутствует, зима, вследствие сильной циклонической деятельности, мягче и распределение осадков в течение года равномерное. Так, в Ключевском на Камчатке средняя температура в июле +15˚С, в январе -18˚С; осадков 460 мм в год, причём за зимнее полугодие 210 мм.

На Атлантическом побережье Канады и Ньюфаундленда муссонная циркуляция выражена слабо или отсутствует. Зимы здесь не так холодны, как на востоке Азии, лето достаточно тёплое. Например, в Галифаксе средняя температура в июле и августе +18˚С, в январе -4˚С; осадков 1420 мм в год, причём сезонное распределение довольно равномерное.

Субполярный пояс

          Субарктический климат характерен для зоны тундры, лесотундры и  северной тайги. Эта зона расположена по северным окраинам Евразии и Северной Америки в широтах, которые можно назвать уже субполярными. Зимы здесь продолжительны и суровы, лето холодное с заморозками. Средняя температура самого тёплого месяца не выше +10 – +12˚С: это тот предел, при котором еще могут произрастать деревья. Холодное лето и определяет ландшафт тундры. Осадков здесь меньше, чем в зоне тайги, – менее 300 мм, а Восточной Сибири, где в зону тундры реже попадают циклоны, – даже менее 100 мм.

Хотя осадков мало, облачность велика и дней с осадками много; следовательно, выпадают они в незначительных количествах вследствие малого влагосодержания воздуха при низких температурах. Максимум осадков приходится на лето. Как ни малы осадки, но при низких температурах они повышают испаряемость; поэтому в тундре наблюдается избыточное увлажнение, и вследствие вечной мерзлоты, заболачивание.

В тундре более или менее выражен муссонный характер циркуляции атмосферы: летом преобладают ветры с составляющей, направленной на материк, зимой – с материка.

В Салехарде (66.5˚ с. ш., 66.6˚ в. д.) средняя температура июля +14˚С, января -26˚С; осадков за год 260 мм. В Верхоянске средняя температура июля +13˚С, января -52˚С; осадков за год 138 мм. На станции Форт-Ферсон (67.4˚ с. ш., 134.9˚ з. д.) средняя температура июля +15˚С, января -29˚С; осадков за год 260 мм. В Анкоридже средняя температура июля +14˚С, января -9˚С; осадков за год 409 мм.

Главной чертой субарктического климата является отсутствие климатического лета: даже в самый тёплый месяц средняя температура воздуха не превышает +15 °C. Всегда возможны заморозки.

 

          Субантарктический климат типичен для южной части Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Над этими океанами к югу от 60˚ ю. ш. до побережья Антарктиды субполярный климат характеризуется весьма однородным распределением температуры летом, когда температура на большей части акватории равна нулю. Но зимой она быстро убывает и достигает у побережья -20˚С и ниже. В этих широтах чаще всего проходят центры циклонов. Поэтому облачность здесь очень велика; велика и повторяемость осадков и туманов. Преобладающие западные ветры вблизи материка сменяются восточными.

Полярный пояс: 

          Арктический климат - тип климата, присущий Арктике. Минимальные температуры в этих районах иногда снижаются до −55, −60 °C, близкие к 0 °C средние температуры воздуха летних месяцев при отрицательной среднегодовой температуре.

Значительная часть арктических островов и гор в пределах материковой части Арктики занята мощными ледниками, общая площадь которых превышает 2 млн.км2. Большая часть всей водной поверхности за Полярным кругом в течение всего года покрыта льдами, около 11 млн.км2 зимой и примерно 8 млн.км2 летом. Толщина однолетних льдов обычно 1-2 м, а многолетних 3-4 м. Торосы имеют высоту 3-5 м, в редких случаях до 10-15 м. Только в полярных областях и у берегов Гренландии встречаются айсберги и ледяные острова - оторвавшиеся участки шельфовых ледников. Полярные день и ночь обусловливают крайне неравномерное поступление солнечного тепла в течение года.

Баланс в южных районах Арктики положительный, составляет 420-630 Мдж/(м2 в год) [10-15 ккал/(см2 в год)], фактически в 2-3 раза меньше, чем в умеренных широтах, а в Арктическом бассейне, как правило, отрицательный [потеря тепла 85-125 Мдж/(м2 в год) или 2-3 ккал/(см2 в год)]. Потери компенсируется притоком тёплых водных и воздушных масс.

        Антарктический климат  - климат Антарктиды и примыкающих к ней океанических районов Антарктики.

Внутриматериковые районы Антарктиды, над которыми развит Антарктический антициклон, характеризуются очень низкими температурами, слабыми ветрами. На береговом склоне осадки значительно возрастают, а ветры усиливаются, развиваются стоковые ветры. На побережье ветры очень сильны, температуры сравнительно высоки. Над антарктическими частями океанов — резкие колебания давления, сильные циклонические ветры, сравнительно однородный температурный режим.

Антарктический климат - континентальный. Несмотря на то, что в Центральной Антарктиде зимой в течение нескольких месяцев продолжается полярная ночь, годовая суммарная радиация приближается к годовой суммарной радиации экваториальной зоны станция Восток — 5 Гдж/(м² год) или 120 ккал/(см² год)], а летом достигает очень больших значений — до 1,25 Гдж/(м² мес) или 30 ккал/(см² мес). Однако до 90 % приходящего тепла отражается снежной поверхностью обратно в мировое пространство и только 10 % идёт на её нагревание. Поэтому радиационный баланс Антарктиды отрицательный, а температура воздуха очень низка.

В Центральной части Антарктиды располагается полюс холода нашей планеты. На станции Восток 24 августа 1960 зарегистрирована температура −88,3 °C. Минимальной температурой является −89,2 °C. Средняя температура зимой от −60 до −70 °C, а летом от −25° до −45 °C. В самый теплый за весь период наблюдений (с 16 декабря 1957 года) день на станции Восток температура воздуха поднялась до -13,6°. Такие высокие температуры связаны с вторжением на материк циклонов с океана, что случается крайне редко.

На побережье, особенно в районе Антарктического полуострова, температура воздуха достигает летом −10 −12 °C, а в среднем в самый тёплый месяц (январь) составляет 1 °C, 2 °C. Зимой же (июль) на побережье температура в среднем за месяц колеблется от −8° на Антарктическом полуострове до −35 °C у края шельфового ледника Росса. Холодный воздух скатывается из центральных районов Антарктиды, образуя стоковые ветры, достигающие у побережья больших скоростей (средняя годовая до 12 м/сек), а при слиянии с циклоническими воздушными потоками превращающиеся в ураганные (до 50-60, а иногда и 90 м/сек). Вследствие преобладания нисходящих потоков относительная влажность воздуха небольшая (60-80 %), у побережья и особенно в антарктических оазисах снижается до 20 и даже 5 %. Сравнительно мала и облачность. Осадки выпадают исключительно в виде снега: в центре материка их количество достигает в год 30-50 мм. В нижней части материкового склона оно увеличивается до 600—700 мм, несколько уменьшается у его подножия (до 400—500 мм) и снова возрастает на некоторых шельфовых ледниках и на северо-западном побережье Антарктического полуострова (до 700—800 и даже 1000 мм). В связи с сильными ветрами и выпадением обильных снегов очень часты метели.

К числувесьма распространенных в мире, относится иклассификация климатов В.П. Кеппена (1846-1940). Эта классификация делит все типы климаты Земли на 5 классов в зависимости от температурного режима и степени увлажнения. Эта классификация хорошо согласуется с ботаническими областями и в целом с ландшафтным районированием материков.

По Кеппену различают следующие типы климатов.

А тип - мегатермический (или климат тропических дождей)- средняя температура воздуха превышает +18.С.

В - ксерофильный (или засушливый)

С - мезотермический (умеренно теплый, дождливый, без регулярного снежного покрова, климат лесной зоны; средняя температура самого холодного месяца от 0 до +18,2о С; температура самого теплого месяца - выше +10,С).

D - микротермический (борельный - холодный климат лесной зоны с устойчивым снежным покровом в зимние месяцы; средняя температура самого холодного месяца ниже 0, самого теплого месяца выше +10о С).

Е - экистотермический (снежный климат полярных областей. Средняя температура самого теплого месяца ниже +10о С).

ЕТ-климат тундры (температура самого теплого месяца ниже +10оС , но больше 0);

ЕР - климат вечного мороза (средняя температура во все месяцы меньше 0).

Академик Л.С.Берг предложил еще одну классификацию климатов, в  ее основу положен принцип географической зональности.

В соответствии с классификацией климатов Берга выделяют 12 типов климата:

1- климат вечного мороза. Наблюдается в районах, где средняя месячная температура воздуха всегда отрицательна, а также горных местностях, лежащих выше снеговой линии.

2- Климат тундр. Продолжительная и холодная зима, короткое и холодное лето; средняя температура самого теплого месяца больше 0,С.,но не выше10,С.

Подтип континентальный с большой амплитудой годового хода температуры;

Подтип океанический- с малой амплитудой годового хода.

3- Климат тайги. Умеренный климат с холодной зимой. Годовая сумма осадков 300-600 мм. Средняя температура самого теплого месяца от +10 до +20, самого холодного до -30 и ниже

              Подтип западный- с облачной и богатой осадками зимой;

             Подтип восточносибирский с суровой и малоснежной зимой.

4- Климат лиственных лесов умеренной зоны. Зима менее холодное, лето более теплое, чем в климате тайги. Годовая сумма осадков 500-700 мм.

5- Климат муссонный. Зима сухая (в умеренных широтах малоснежная, холодная), лето теплое дождливое.

6- Климат степей. Годовая сумма осадков не более 450 мм. Максимум осадков приходится на лето.

          Подтип первый- зима умеренная или холодная , лето теплое;

          Подтип второй- зима теплая, лето- жаркое.

7- Климат средиземноморский - субтропики- лето жаркое, сухое, зима теплая влажная.

8- Климат зоны субтропических лесов. Зима относительно теплая; температура самого холодного месяца выше +2,С. Лето жаркое, дождливое (более 1000 мм осадков в год).

9- Климат внутриматериковых пустынь умеренного пояса. Годовая сумма осадков меньше 250 мм. Зима прохладная (средняя температура самого холодного месяца меньше 0, лето очень сухое и жаркое).

10-  Климат тропических пустынь. Осадков очень мало (от 250 до 50 мм в год и менее) .Лето очень жаркое (средне месячные температуры выше +35,С., зима теплая.

11-  Климат саванн . Средняя температура самого теплого месяца +25-30, самого холодного месяца-выше +18.С. Осадков много (от 1000 до 1200 мм в год).Явно выражен сухой период, приходящийся на зиму и весну. Местами развиты муссоны.

12-  Климат влажных тропических лесов. Средняя температура воздуха самого холодного месяца не менее +18,С, осадков не менее 1500 мм в год (в Бразилии 2000-3000мм, в Экваториальной Африке на берегу Гвинейского залива 3000-5000 мм)сухого сезона или вовсе нет, или он не продолжителен. Амплитуда годового хода температуры мала. Погода отличается высоким постоянством изо дня в день.

Для большинства перечисленных типов климата в классификации Берга выделяют горный вариант(например :горный влажных тропических лесов, горный тайги и т.п.).

Климатообразующие факторы

Климатообразующие факторы – причины, вследствие которых климат одних территорий отличается от других.

Их принято делить на - внешние и внутренние.

Внешние климатические факторы обуславливают энергетические воздействия на климатическую систему нашей планеты - извне. Внутренние факторы характеризуют свойства самой климатической системы.

Внешние факторы принято делить на астрономические и геофизические.

 Астрономические факторы это:  светимость Солнца, параметры и положение орбиты Земли, наклон земной оси к плоскости орбиты, скорость вращения нашей планеты вокруг оси, параметры лунной обриты, влияющие на повторяемость солнечных затмений. Все они определяют изменение количества солнечной энергии, поступающей на внешнюю границу атмосферы Земли, гравитационное воздействие Солнца и других небесных тел.

Геофизические факторы это размер и масса Земли, характеристики ее магнитного поля, внутреннее тепло нашей планеты.

В число внутренних климатообразующих факторов входят:

- состав , масса и особенности циркуляции атмосферы,

- масса , распределение по поверхности планеты и состав гидросферы,

- масса и распределение по земной поверхности криосферы,

- особенности распределения суши и океана,

- рельеф поверхности суши и океанического дна,

- особенности растительного покрова суши,

- структура деятельного слоя океана

- техногенное воздействие на климат.

Другая классификация климатообразующих факторов выделяет среди них глобальные, региональные и местные.

К глобальным факторам относят процессы, влияющие на всю планету (к ним относятся факторы астрономические и геофизические). В число региональных факторов включают географическое положение региона, рельеф его поверхности, распределение суши и гидросферы и т.п. Местными факторами климата являются изменения характеристик ландшафтов, обусловленные природными процессами и деятельностью человека.

К наиболее важным, влияющим на климат в любых пространственно-временных масштабах,  принято относить такие факторы как

 -радиационный режим территории,

 -свойственные ей особенности циркуляции атмосферы

 -характеристики подстилающей поверхности .

Радиационный режим территории характеризует приток к ней и расход лучистой энергии. Он определяет температурный режим территории, особенности которого рассмотрены в лекциях 13 и 14.  

Атмосферной циркуляцией принято называть движение воздушных масс и их трансформацию в процессе взаимодействия с подстилающей поверхностью. Причины, вызывающие атмосферную циркуляцию,  рассматриваются в лекциях 2  и 3 дисциплины «основы теории катастроф».

Атмосферная циркуляция не только обеспечивает перенос тепла между участками земной поверхности с различными температурами, но и обеспечивает перераспределение в атмосфере водяного пара. Благодаря ее существованию, процессы испарения, конденсации (образование облаков), происходящие в одних регионах Мира, влияют на увлажнение подстилающей поверхности, температурный режим и условия формирования почв и растительности в других его регионах, возникновение в них опасных природных явлений (гроз, ураганов, торнадо). Основными элементами атмосферной циркуляции являются воздушные массы (лекция 4 дисциплины «основы теории катастроф») и циклоны (лекция 5 дисциплины «основы теории катастроф»).

Климатообразующее влияние атмосферной циркуляции  рассмотрим на примере климат Марокко и Вьетнама. Обе страны расположены на побережьях океанов в одном и том же поясе пассатов. Территории обоих стран имеют похожий равнинный рельеф. В тоже время климат Марокко аридный, а Вьетнама - гумидный, ярко выраженный муссонный. Причина указанных отличий состоит в том, что пассаты, осуществляют перенос воздушных масс с востока на запад. К востоку от Марокко расположена великая пустыня Сахара и переносимый оттуда воздух практически лишен влаги. К востоку от Вьетнама расположен Тихий океан. Поэтому приходящий во Вьетнам с востока воздух несет достаточно много влаги.

Термином подстилающая поверхность принято обозначать верхнюю границу гидросферы и литосферы (с находящейся на ней растительностью) , непосредственно соприкасающуюся с атмосферой и участвующую в формировании климата. Особенности подстилающей поверхности существенно влияют как поток эффективного теплового излучения, поступающий в атмосферу над тем или иным  регионом планеты, а также   на особенности атмосферной циркуляции над его территорией. Они определяет особенности трансформации воздушных масс, поля атмосферного давления и атмосферного переноса влаги и загрязняющих веществ.

 Подстилающей поверхностью в океанических регионах является морская вода. Основными ее параметрами, влияющими на климат, являются температура поверхности Мирового океана, ее альбедо , теплоемкость и радиационноый баланс.

Температура поверхности Мирового океана существенно зависит от широты рассматриваемой его акватории, рельефа ее берегов, дна, а также особенностей воздушных и океанических течений, и волн Россби. Альбедо морской поверхности зависит от степени ее шероховатости (от параметров волнения), загрязненности и угла падения солнечных лучей. Теплоемкость морской воды от географических факторов не зависит и существенно превосходит теплоемкость суши. Радиационный баланс каждой акватории определяется такими особенностями ее географического положения, как режим инсоляции, а также характеристики  воздушных и океанических течений, и волн Россби.  

Подстилающая поверхность континентов - это почвенный слой, криосфера, поверхность внутренних водоемов (включая болота) и растительность, на их территории. Основными ее климатообразующими характеристиками,  кроме аналогичных особенностей ее географического положения, являются также ее рельеф, увлажненность, соотношение между площадями суши и водоемов, распределения различных типов почв и растительного покрова

Значения теплоемкости, альбедо и радиационного баланса подстилающих поверхностей суши и Мирового океана различаются, вследствие чего при одинаковой инсоляции, они по-разному нагреваются.

Над поверхностью океана и прибрежными районами формируется влажный морской климат с небольшой амплитудой суточного и годового хода температуры воздуха. По мере удаления вглубь континентов (даже при одинаковом рельефе и широте места) климат постепенно изменяется, становясь континентальным.

Рельеф суши определяет особенности широтной и высотной зональности климата. Он  способен существенно повлиять на радиационный режим территории. Количество солнечной радиации, поступающей на дно глубоких горных долин, как правило, много меньше, чем на вершины гор, различаются и формирующиеся здесь потоки эффективного теплового излучения. При увеличении абсолютной высоты территории над уровнем моря возрастает коэффициент прозрачности атмосферы, уменьшается содержание в воздухе водяного пара, углекислоты, воздушные массы, проходящие над нею, имеют более низкую температуру. Все это делает климат высокогорий более аридным и холодным, чем расположенных на той же широте равнин и низменностей и обуславливает высотную зональность климата.

Горные хребты крупнейших горных систем Мира -Гималаев, Каракорума, Анд, Кордильеров, Гиндукуша, Памира, Тянь-шаня, Кавказа и Альп являются орографическими препятствиями на пути движения воздушных масс, вызывают изменения их траектории и трансформацию. Поэтому на разных склонах гор выпадает разное количество осадков - климат подветренных склонов гор всегда суше, чем климат наветренных склонов. оказывают значительное влияние на климат прилегающих районов. Различие в крутизне и ориентации горных склонов обуславливают неодинаковость в их радиационного режима, а также режима увлажнения.

К числу вторичных климатообразующих факторов относят морские течения. Плотность морской воды возрастает при понижении ее температуры. Поэтому одной из причин возникновения морских течений является различия в притоке тепла к разным регионам Мирового океана. Другой причиной является взаимодействие водной поверхности с ветром.

 Тепло, переносимое морскими течениями, существенно влияет на климат омываемой ими суши. Еще недавно, вследствие притока тепла, обеспечиваемого поступлением вод Норд Капского течения, Баренцево море  не замерзало круглый год, в то время как море у берегов Канады (на той же широте) было покрыто льдом 11 месяцев в году. Именно благодаря влиянию течений восточные побережья Евразии и Северной Америки характеризуются среднегодовыми температурами на 15оС более низкими чем их западные побережья.

    Значительное влияние на климат оказывают существующие в биосфере планеты многочисленные обратные связи, среди которых присутствуют как положительные, так и отрицательные.

Положительные обратные связи усиливают реакцию системы на внешнее воздействие. Их примером может служить изменение содержания в атмосфере водяного пара. Даже незначительное увеличение абсолютной влажности воздуха приводит к усилению парникового эффекта, которое приводит к повышению температуры в приземном слое атмосферы, вызывающему увеличение интенсивности испарения[]. Отрицательные обратные связи реакцию системы на внешнее воздействие ослабляют. Именно так реагирует на изменения потока солнечной радиации облачность. Чем больше плотность облачности, тем меньше поток солнечной радиации, проникающий к земной поверхности и ниже ее температура. Последнее вызывает уменьшение интенсивности испарения воды с подстилающей поверхности и соответствующее уменьшение плотности облачности.

Существенное влияние на климат оказывают характеристики почв, определяющие особенности развивающихся на них фитоценозов, испарения влаги и благодаря этому, альбедо подстилающей поверхности, а также значения ее радиационного баланса. Почвы мира весьма разнообразны по своим свойствам, которые соответствуют климатическим условиям, в которых они формировались. В этом смысле почвы также являются индикаторами изменений палеоклимата, позволяющими судить о его изменениях за последние сотни – тысячи лет.

Цикличность изменений климата

Гипотезу, согласно которой происходящие перемены климата представляют собой совокупность циклов, характеризующихся некоторыми периодами, впервые выдвинули в конце XIX века Э.А. Брюкнер [3] и А.И.Воейков [4]. Они предположили, что в изменениях климата происходит циклическое чередование прохладно-влажных и тепло-сухих эпох с периодом, составляющим 35-45 лет. Подтвердил адекватность данной гипотезы и развил на ее основе теорию внутривековой и многовековой изменчивости климата и общей увлажненности материков Северного полушария А.В.Шнитников [5-7]. Он показал, что этот процесс представляет собой сложное колебание, представляющее собой суперпозицию квазигармонических составляющих с периодами 7-11, 20-47, 60-90 и 1500-2100 лет. [6, 8]. На протяжении голоцена, макроциклов изменения увлажненности материков Северного полушария с периодами 1500-2100 лет было выявлено шесть. В каждом из этих макроциклов выделялись эпохи прохладно-влажная, продолжительностью 300-500 лет, тепло-сухая ( 600-800 лет), а также переходная (700-800 лет), на которые были наложены циклы с меньшими периодами[6]. Потепление климата, начавшееся в середине XIX века и продолжающееся ныне, с позиций данной теории представляет собой начало очередной тепло-сухой эпохи (которая будет длиться как минимум до середины ХХV века). 

Подтвердили выводы теории А. В. Шнитникова: Э. Ле Руа Ладюри [14], доказавший существование в изменениях климата Западной Европы, в XIV-XVI веках «малого ледникового периода» (прохладно-влажной эпохи) и внутривековых колебаний; Е. П. Борисенков и В. М. Пасецкий [15], пришедшие к аналогичным выводам для России; а также Н. В. Кинд [16], обобщивший палеоэкологическую и палеоклиматическую информацию за последние 10 тысяч. лет, полученную с использованием радиоизотопных методов.

Еще древним славянам было известно, что существенные изменения климата на нашей планете обусловлены эффектом прецессии земной оси, происходящей с периодом 26000 лет. Именно этот отрезок времени они называли Сворожьим кругом. В современной фазе прецессии земная ось наклонена так, что расстояние от Земли до Солнца минимально в январе, а максимально в июле. В результате этого Северное полушарие за год получает солнечной энергии на 7% меньше, чем Южное полушарие.

13000 лет тому назад соотношение между получаемыми ими потоками энергии было противоположным.  Летом инсоляция северного полушария была на 7% мощнее , чем ныне. Это привело к повышению температуры поверхности Северных частей Атлантики и Тихого океана и стало одной из основных причин завершения последнего – Вюрмского оледенения плейстоцена, высвобождения из под покровных ледников большей части территорий Европы и Северной Америки.     

Причину еще более долгопериодных изменений климата выявил М. Миланкович, который показал, что с периодами 41000 и 105000 лет, происходят изменения солнечной постоянной, обусловленные соответствующими изменениями угла наклона земной орбиты к плоскости эклиптики и ее эксцентриситета.

Полициклический характер изменений характеристик состояния атмосферы и биоценозов в позднем голоцене (который совпадает с историческим периодом), происходивших с пе­риодичностью в 2-4, 7-11, 35-45 и 55-90 лет, подтвержден также в трудах ученых Украины [17] и зарубежных исследователей [18-23].

Установлено, что прохладно-влажные фазы циклов изменений климата развиваются в периоды, когда активизируется циклоническая деятельность, а также увеличивается меридиональный градиент среднегодовых температур в приземном слое атмосферы[24]. Дальнейшие исследования [27, 28] позволили выявить такие же периодичности в изменениях речного стока, уровней бессточных водоемов аридных и субаридных районов [11, 20, 29] , Черного моря [30], а также в изменениях численности и границ ареалов многих популяций животных [19, 20, 23]. Все это позволяет рассматривать их, как проявление единых закономерностей развития различных компонентов ландшафтной оболочки, атмосферы, гидросферы и недр нашей планеты.

Впервые предпринял попытку объяснить существование подобных природных циклов М.А. Боголепов [31], выдвинувший  в 1907 г. гипотезу о наличии влияния на нашу планету изменений солнечной активности. Разделяли эту точку зрения также А.Л.Чижевский [32], К. К. Марков [33, 34], Виллет [35], Предтеченский [36.37], Шнитников [38], Эйгенсон [39] и др..  Не меньше было и ее  противников  [45, 46].

Современные представления о влиянии вариаций солнечной активности на состояние земной атмосферы рассмотрены в лекции 13. Главный их тезис состоит в том, что количественных подтверждений значимости влияния вариаций солнечной активности на формирование каких либо циклов изменений климата , до сих пор не получено. Более того,  установлено, что наиболее мощные составляющие в спектре современной изменчивости характеристик атмосферы и океана обусловлены процессами взаимодействия между ними.

Среди составляющих спектра  изменчивости состояний атмосферы выявлены компоненты, обладающие периодами менее 30 лет , которые  рассматриваются не как изменения климата, а как климатическая изменчивость. К ним относятся и такие важнейшие факторы изменения метеоусловий в большинстве регионов планеты, как Эль-Ниньо – Южное колебание и Североатлантическое колебание, рассмотренные в лекциях №2 и №6 по дисциплине «Основы теории катастроф». 

Доказано также [51], что причинами изменения потока солнечной радиации, воздействующей на земную атмосферу, могут быть также цикличные вариации параметров земной и лунной орбиты. В том числе в спектре изменений приливообразующей силы и повторяемости солнечных затмений присутствует гармоника с периодом 1850 лет, а ее минимумы по времени удовлетворительно соответствуют прохладно-влажным климатическим эпохам. Именно поэтому, по мнению А. В. Шнитникова [11], к числу главных факторов, обуславливающих цикличность изменений климата, относятся  вариации приливообразующей силы.

Одними из факторов, способными вызывать циклические изменения регионального и глобального климата, являются антропогенные. Периодическая их активизация во многом обусловлена динамикой состояний Мировой экономики. Среди антропогенных факторов важнейшими являются выбросы в атмосферу парниковых газов, а также  изменения ландшафтов, приводящего к увеличению альбедо и уменьшению радиационного баланса подстилающей поверхности.

Роль деятельности человека в происходящих изменениях климата впервые привлекла внимание ученых еще в конце 19-го века. Уже тогда была выдвинута гипотеза о том, что в западной части США и Австралии «дождь идёт за плугом». Ныне изменения климата, вызванные человеческой деятельностью, становятся все более ощутимыми и очевидными.

Увеличение численности населения планеты, а также преобладание в структуре производства энергии и материалов технологий, предполагающих сжигание углеводородного топлива, привело к существенному росту содержания в атмосфере СО2 ( в 1.5 раза за  последние 150 лет.). В результате этого ныне концентрация СО2 в атмосфере выше, чем когда-либо за последние 750 000 лет. Одни лишь эти изменения предвещают к концу XXI века рост температуры на 1.4-5.6°С.

Существенным дополнительным фактором потепления может являться также антропогенное изменение ландшафтов (ускоренная эрозия почв, вызванная развитием земледелия, лесозаготовки, увеличение площади городов, а также рост поголовья сельскохозяйственных животных), влияющее на значения альбедо и радиационного баланса территорий.

Значимое влияние на рассматриваемый процесс может стать изменение  загрязненности  атмосферы антропогенными аэрозолями.

Вследствие сложности закономерностей, определяющих изменения состояний перечисленных процессов, вопрос о причинах цикличности изменений климата до сих пор остается дискуссионным.

 

 










Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 852.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...