Климат и погода Земли

Климат и погода Земли

Погода – состояние атмосферы в данном месте Земли в определенный момент или интервал времени. Это состояние определяется динамикой атмосферы, физико-химическими процессами в ней и ее взаимодействием с поверхностью Земли и с космическим пространством, а также с процессами, определяемыми собственной внутренней энергетикой атмосферы и поверхности Земли. Совокупность погод в данном месте принято называть климатом.

Климат. По-гречески, климат – означает наклон. В климатологии имеется в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам. Климат – одна из основных географических характеристик той или иной местности, он определяет многолетний статистический режим погоды этого места. Основные особенности климата зависят от поступления энергии солнечного излучения, циркуляции воздушных масс в атмосфере и характера подстилающей поверхности данного места. Кроме того, климат отдельного региона определяется географической широтой и высотой места над уровнем моря, удаленностью его от морских побережий, особенностями орографии (рельефа) и растительного покрова, наличием ледников и снеговых покровов, степенью загрязненности атмосферы. Вращение Земли вокруг своей оси, наклоненной к плоскости экватора на 23,26°, и обращение Земли вокруг Солнца приводят к суточным и годичным вариациям погоды, а также к определенным широтным (зональным) закономерностям климата на Земле.

Климат

КЛИМАТ — многолетний режим  погоды, типичный для данного района Земли, как бы средняя погода за много  лет. Термин «климат» был введен в  научный оборот 2200 лет назад древнегреческим  астрономом Гиппархом и означает по-гречески «наклон» («klimatos»). Ученый имел в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам, различие которого от экватора к полюсу уже тогда считалось главной причиной различий погоды в низких и высоких широтах. Позднее климатом назвали среднее состояние атмосферы в определенном районе Земли, которое характеризуется чертами, практически неизменными на протяжении одного поколения, то есть порядка 30-40 лет. К таким чертам относятся амплитуда колебания температур, атмосферное давление, атмосферная циркуляция.

Различают макроклимат и микроклимат:

Макроклимат (греч makros — большой) — климат крупнейших территорий, это климат Земли в целом, климатических поясов, а также крупных регионов суши и акваторий океанов или морей. В макроклимате определяется уровень солнечной радиации и закономерности атмосферной циркуляции;

Микроклимат (греч. mikros — маленький) — часть местного климата. Микроклимат в основном зависит от рельефа, лесных насаждений, различий в увлажнении почвогрунтов, весенне-осенних заморозков, сроков таяния снега и льда на водоемах. Учет микроклимата имеет существенное значение для размещения сельскохозяйственных культур, для строительства городов, прокладки дорог, для любой хозяйственной деятельности человека, а также для его здоровья.

Описание климата составляется по наблюдениям о погоде за много  лет. Оно включает средние многолетние  показатели температуры и количество осадков по месяцам, сведения о ветрах, облачности, повторяемости различных  типов погоды. Но описание климата  будет неполным, если в нем не даны отклонения от средних показателей. Обычно в описание включают сведения о самых высоких и самых  низких температурах, о самом большом  и малом количестве осадков за все время наблюдений.

Климат Земли изменяется не только в пространстве, но и во времени. Огромное количество фактов по данной проблеме дает палеоклиматология — наука о древних климатах. Исследования показали, что геологическое прошлое Земли — чередование эпох морей и эпох суши. Это чередование связано с медленными колебаниями земной коры, во время которых площадь океана то сокращалась, то увеличивалась. В эпоху увеличения площади Мирового океана солнечные лучи поглощаются водой и нагревают Землю, от которой нагревается и атмосфера. Общее потепление неизбежно вызовет распространение теплолюбивых растений и животных. Распространение теплого климата «вечной весны» в эпоху моря объясняется также и повышением концентрации СО2, что вызывает явление парникового эффекта. Благодаря ему усиливается потепление.

При наступлении эпохи суши картина  меняется. Это связано с тем, что  суша, в отличие от воды, больше отражает солнечные лучи, а значит, слабее нагревается. Это приводит к меньшему прогреву атмосферы, и неизбежно  климат станет холоднее.

Многие ученые считают космос одной  из важных причин колебания климата  Земли. Приводятся, например, достаточно веские доказательства солнечно-земных связей. С увеличением активности Солнца связаны изменения солнечной  радиации, возрастает повторяемость  циклонов. Уменьшение солнечной активности может привести к засухам.

Солнце, погода и климат. Приток солнечного света и тепла, приходящих на вращающуюся Землю, приводит к суточному изменению температуры почти на всех широтах, кроме полярных шапок, где ночи и дни могут длиться вплоть до полугода. Суточные и годичные изменения освещенности Земли солнечными лучами приводят к сложной периодической изменчивости нагрева в различных районах Земли. Результатом неодинакового нагрева в разных участках суши, океана и атмосферы является возникновение мощных струйных течений в океанах, а также к ветры, циклоны и ураганы в тропосфере. Эти перемещения вещества сглаживают перепады температуры, при этом они оказывают сильное влияние на погоду в каждой точке Земли и, тем самым, формируют климат на всей планете. Можно ожидать, что устоявшийся в течение тысячелетий тепловой режим на Земле должен обеспечить очень точную повторяемость погодных явлений в каждом заданном регионе. Однако во многих других местах, при сохранении общих закономерностей, за многие годы часто наблюдаются заметные отклонения от среднего. Все эти аномалии хотя бы частично, могут быть связаны с солнечной активностью.

На фоне сравнительно устойчивого  климата погода постоянно меняется, в основном, за счет циркуляции атмосферы. Наиболее устойчива погода в тропических  странах и наиболее изменчива  в средних широтах и околополярных  областях, в частности, на севере Атлантического и Тихого океанов, где часто возникают  и развиваются циклоны. Методы прогноза погоды на сутки опираются на построение ежедневных приземных и высотных синоптических карт погоды, к анализу  которых применяются общие физические закономерности атмосферных процессов. При прогнозировании на 3–5 суток  и более применяются различные  статистические приемы.

Основные типы климата. Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Типы климата, преобладающие на обширных территориях, называются макроклиматами. Макроклиматический район должен иметь более или менее однородные климатические условия, отличающие его от других районов, хотя и представляющие собой лишь обобщенную характеристику (поскольку не существует двух мест с идентичным климатом), больше отвечающую реалиям, чем выделение климатических районов только на основе принадлежности к определенному широтно-географическому поясу.

Климат ледниковых покровов господствует в Гренландии и Антарктиде, где  средние месячные температуры ниже 0° C. 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 скал. Сильные стоковые ветры  с метелями дуют с холодного ледникового  щита, вынося снег на побережья.

Субполярный климат проявляется в  тундровых районах на северных окраинах Северной Америки и Евразии, а  также на Антарктическом п-ове и  прилегающих к нему островах. В  восточной Канаде и Сибири южная  граница этого климатического пояса  проходит значительно южнее Полярного  круга из-за сильно выраженного влияния  обширных массивов суши. Это приводит к затяжным и крайне холодным зимам. Лето короткое и прохладное со средними месячными температурами, редко  превышающими +10° С. До некоторой  степени длинные дни компенсируют непродолжительность лета, однако на большей части территории получаемого  тепла недостаточно для полного  оттаивания грунтов. Постоянно мерзлый грунт, называемый многолетней мерзлотой, сдерживает рост растений и фильтрацию талых вод в грунт. Поэтому летом плоские участки оказываются заболоченными. На побережье зимние температуры несколько выше, а летние – несколько ниже, чем во внутренних районах материка. Летом, когда влажный воздух находится над холодной водой или морским льдом, на арктических побережьях часто возникают туманы.

Годовая сумма осадков обычно не превышает 380 мм. Большая их часть  выпадает в виде дождя или снега  летом, при прохождении циклонов. На побережье основная масса осадков  может быть принесена зимними  циклонами, но низкие температуры и  ясная погода холодного сезона, характерные  для большей части областей с  субполярным климатом, неблагоприятны для значительного снегонакопления.

Субарктический климат известен также  под названием «климат тайги» (по преобладающему типу растительности – хвойным лесам). Этот климатический  пояс охватывает умеренные широты Северного  полушария – северные области  Северной Америки и Евразии, расположенные  непосредственно к югу от субполярного климатического пояса. Здесь проявляются  резкие сезонные климатические различия из-за положения этого климатического пояса в достаточно высоких широтах  во внутренних частях материков. Зимы затяжные и крайне холодные, и чем  севернее, тем дни короче. Лето короткое и прохладное с длинными днями. Зимой  период с отрицательным температурами  очень продолжителен, а летом  температура временами может  превышать +32° С. На большей части  рассматриваемого климатического пояса  выпадает менее 500 мм осадков в год, причем их количество максимально на наветренных побережьях и минимально во внутренней части Сибири. Снега  зимой выпадает очень мало, снегопады  сопряжены с редкими циклонами. Лето обычно более влажное, причем дожди  идут, в основном, при прохождении  атмосферных фронтов. На побережьях часто бывают туманы и сплошная облачность. Зимой в сильные морозы над  снежным покровом висят ледяные  туманы.

Влажный континентальный климат с  коротким летом характерен для обширной полосы умеренных широт Северного  полушария. В Северной Америке она  простирается от прерий на юге центральной  Канады до побережья Атлантического океана, а в Евразии охватывает большую часть Восточной Европы и некоторые районы Средней Сибири. Такой же тип климата наблюдается  на японском о.Хоккайдо и на юге Дальнего Востока. Основные климатические особенности этих районов определяются преобладающим западным переносом и частым прохождением атмосферных фронтов. В суровые зимы средние температуры воздуха могут понижаться до –18° С. Лето короткое и прохладное, безморозный период менее 150 дней. Годовая амплитуда температур не столь велика, как в условиях субарктического климата. В Москве средние температуры января –9° С, июля – +18° С. В этом климатическом поясе постоянную угрозу для сельского хозяйства представляют весенние заморозки. В приморских провинциях Канады, в Новой Англии и на о.Хоккайдо зимы теплее, чем во внутриконтинентальных районах, так как восточные ветры временами приносят более теплый океанический воздух.

Годовое количество осадков колеблется от менее 500 мм во внутренних частях материков  до более 1000 мм на побережьях. На большей  части района осадки выпадают преимущественно  летом, часто при грозовых ливнях. Зимние осадки, в основном в виде снега, связаны с прохождением фронтов  в циклонах. Метели часто наблюдаются  в тылу холодного фронта.

Влажный континентальный климат с  длинным летом. Температуры воздуха и продолжительность летнего сезона увеличиваются к югу в районах влажного континентального климата. Такой тип климата проявляется в умеренном широтном поясе Северной Америки от восточной части Великих Равнин до атлантического побережья, а в юго-восточной Европе – в низовьях Дуная. Сходные климатические условия и в северо-восточном Китае и центральной Японии. Здесь также преобладает западный перенос. Средняя температура наиболее теплого месяца +22° С (но температуры могут превышать +38° С), летние ночи теплые. Зимы не такие холодные, как в областях влажного континентального климата с коротким летом, но температура иногда опускается ниже 0° С. Годовая амплитуда температур обычно составляет 28° С. Чаще всего в условиях влажного континентального климата с длинным летом выпадает от 500 до 1100 мм осадков в год. Наибольшее количество осадков приносят летние грозовые ливни во время вегетационного сезона. Зимой дожди и снегопады, в основном, сопряжены с прохождением циклонов и связанных с ними фронтов.

Морской климат умеренных широт присущ западным побережьям материков, прежде всего, северо-западной Европы, центральной части тихоокеанского побережья Северной Америки, югу Чили, юго-востоку Австралии и Новой Зеландии. На ход температуры воздуха смягчающее влияние оказывают преобладающие западные ветры, дующие с океанов. Зимы мягкие со средними температурами наиболее холодного месяца выше 0° С, но, когда побережий достигают потоки арктического воздуха, бывают и морозы. Лето в целом довольно теплое; при вторжениях континентального воздуха днем температура может на короткое время повышаться до +38° С. Этот тип климата с небольшой годовой амплитудой температур является наиболее умеренным среди климатов умеренных широт.

В районах умеренного морского климата  средняя годовая сумма осадков  колеблется от 500 до 2500 мм. Наиболее увлажнены  наветренные склоны прибрежных гор. Циклоны, движущиеся с океанов, приносят много осадков на западные материковые  окраины. Зимой, как правило, держится облачная погода со слабыми дождями  и редкими кратковременными снегопадами. На побережьях обычны туманы, особенно летом и осенью.

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. 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.