Климат Беларуси
Общая характеристика основных климатообразующих процессов и факторов
Основные черты климата Беларуси определяются географическим положением страны в средних широтах, относительной близостью к Атлантическому океану, преобладающим западным переносом воздушных масс и равнинным рельефом, который не препятствует перемещению воздушных масс в различных направлениях.
Основными климатообразующими процессами на территории страны являются:
теплооборот,
влагооборот,
общая циркуляция атмосферы.
Совместное действие указанных процессов определяет в общих чертах особенности каждого метеорологического элемента и климата в целом: хода температур, облачности, осадков и т.д.
Определенное воздействие на климат территории Беларуси оказывает современная хозяйственная деятельность человека, что особенно заметно на берегах крупных водохранилищ, в зонах крупных городских поселений, на осушенных торфяниках и в местах разработки месторождений некоторых полезных ископаемых.
Территория Беларуси находится в переделах западной области северного умеренного пояса и имеет умеренно-континентальный тип климата. Географическая широта территории (Беларусь расположена между 560 и 510 с.ш.) определяет угол падения солнечных лучей, продолжительность дня и солнечного освещения, которые, в свою очередь, влияют на величину поступающей солнечной радиации.
Угол падения солнечных лучей в полдень на протяжении года изменяется на 470: в день летнего солнцестояния в Минске от достигает 590 30», а в день зимнего солнцестояния уменьшается до 120 30». В дни весеннего и осеннего равноденствия угол падения солнечных лучей составляет 360.
Продолжительность дня в пределах Беларуси изменяется более чем на 10 часов, зимой она больше на юге, а летом - на севере. Разница между севером и югом страны зимой и летом за сутки составляет около одного часа. В Минске самый продолжительный день - 22 июня - продолжается 17 часов 11 минут. Особенности изменения угла падения солнечных лучей и продолжительности дня приводят к заметным различиям в количестве солнечной радиации, получаемой северными и южными районами страны (причем как в годовом выводе, так и по сезонам года).
Солнечная радиация
Величина поступающей на земную поверхность солнечной радиации зависит прежде всего от высоты Солнца над горизонтом, продолжительности дня и облачности, определяющей продолжительность солнечного сияния и количество прямой солнечной радиации.
Приход солнечной радиации уменьшается в направлении с юга на север с 4 100 до 3 500 МДж/м2 в год.
Справка: Джоуль - единица энергии, работы и теплоты СИ, названная в честь Дж. Джоуля. Обозначается Дж. 1 Дж = 107 эрг = 0, 2388 кал.
В годовом ходе суммарной радиации наблюдаются значительные отклонения как по количеству, так и по составу от ее среднегодовых показателей. В июле солнечная радиация в 9 раз больше, чем в январе и на 50-52% состоит из прямой солнечной радиации. В январе на долю прямой радиации приходится только 20-30% суммарной величины. Под воздействием облачности доля прямой солнечной радиации может сокращаться до 12 - 17%.
Интенсивность солнечной радиации зависит также от прозрачности атмосферы, т.е. от запыленности, содержания водяного пара, аэрозолей и т.д. Прозрачность атмосферы существенно изменяется по сезонам года.
Прозрачность атмосферы увеличивается от лета к зиме и достигает максимальных значений в ноябре-декабре (первый максимум) и в феврале (второй максимум). Однако из-за значительной облачности в зимний период года продолжительность солнечного сияния существенно сокращается.
Самыми солнечными месяцами на территории Беларуси являются июнь и июль. Именно на эти летние месяцы приходятся максимальные значения прямой солнечной радиации. На горизонтальную поверхность за год в Беларуси приходится в среднем около 1 500- 2 000 МДж/м2 прямой солнечной радиации.
Таким образом, соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации изменяется на протяжении года. Почти во все месяцы прямая радиация меньше, чем рассеянная. Особенно значительно это различие в зимний период года. И только с мая по июль доля прямой радиации бывает несколько выше, чем рассеянной.
В годовом ходе суммарной радиации хорошо выражен максимум в июле и минимум в январе (в Минске - 623 и 40 МДж/м2).
Резкое возрастание суммарной солнечной радиации обычно наблюдается в марте из-за увеличения угла падения солнечных лучей, роста продолжительности дня и уменьшения облачности. В связи с этими обстоятельствами на май, июнь и июль приходится почти 50% годовой суммарной радиации, а на ноябрь, декабрь и январь - только 5%.
Свои особенности имеет и суточный ход суммарной радиации. Летом, когда в два раза увеличивается продолжительность дня, поступление солнечной радиации на земную поверхность осуществляется более продолжительное время. Например, в июне оно увеличивается до 21 часа и достигает максимума около полудня. В Минске, например, в ясные июньские дни за сутки поступает в среднем 3, 17 МДж/ (м2 час), а в декабре - всего 0, 71 МДж/(м2 час). Абсолютный полуденный максимум наблюдается в мае (3,93 МДж /(м2 час)), когда в воздухе содержится минимальное количество водяного пара и аэрозолей. Но суточная сумма радиации выше все же в июне.
В суммарном ходе суммарной радиации большое значение имеет облачность. Летом при ясном небе величина суммарной радиации на 50% выше, чем в условиях средней облачности.
Максимальная суточная радиация при средней облачности в июне в Минске составляет около 20,79 МДж/м2, а в декабре - до 1, 34 МДж/м2 (6,7,21,22,23,36,37,49,105,108,109).
Радиационный и тепловой баланс
Суммарная радиация и атмосферное излучение составляют приходную часть радиационного баланса, а отраженная радиация и земное излучение - расходную часть.
Отражательная способность земной поверхности определяется величиной альбедо. Альбедо, зависящее от характера подстилающей поверхности, существенно изменяется по сезонам года. В теплую часть года земная поверхность, покрытая травянистой растительностью, отражает около 20% поступающей суммарной радиации, в ноябре - 30-40%, а в январе-феврале, когда имеет место устойчивый снежный покров, - до 60-70%. Значительное увеличение альбедо в зимнюю пору года приводит к сокращению доли поглощенной подстилающей поверхностью радиации.
Количество поглощенной радиации обусловливает эффективное излучение, т.е. разницу между длинноволновым тепловым излучением подстилающей поверхности и встречным атмосферным излучением. Максимум эффективного излучения наблюдается в мае-июле и составляет более 30% поглощенной радиации. Но в то же время своих максимальных значений достигает и приходная часть радиационного баланса - суммарная радиация. Минимум эффективного излучения фиксируется в декабре, когда суммарной радиации поступает минимальное количество.
В целом за год 40-45% поглощенной радиации теряется в виде эффективного излучения, что составляет в северных районах страны 1 100 МДж/м2, а в южных - 1 300 МДж/м2.
Днем эффективное излучение выше, чем ночью, но днем больше и приход тепла. В безоблачные ночные часы за счет эффективного излучения может наблюдаться радиационное охлаждение (выхолаживание) земной поверхности, которое весной и осенью приводит к заморозкам.
Таким образом, соотношение между суммарной радиацией, альбедо и эффективным излучением определяет радиационный баланс земной поверхности: положительный или отрицательный.
В среднем годовом выводе радиационный баланс на территории Беларуси положительный и увеличивается с северо-востока на юго-запад с 1 500 МДж/м2 до 1 800 МДж/м2. Четыре месяца в году (ноябрь-февраль) в северной и центральной частях Беларуси и три месяца (ноябрь-январь) в южной части страны радиационный баланс отрицательный. В марте и апреле радиационный баланс резко увеличивается в результате быстрого роста суммарной радиации и снижения альбедо из-за таяния снежного покрова. Затем рост месячных сумм существенно замедляется. Самое большое среднее суммарное значение радиационного баланса приходится на июнь. В Минске, например, эта величина составляет около 329 МДж/м2.
К осени радиационный баланс уменьшается и в ноябре становится отрицательным. Переход к положительным среднесуточным суммам радиационного баланса происходит в феврале.
Днем радиационный баланс положительный (за исключением зимних месяцев); в полдень он повсеместно достигает максимума, а ночью в течение всего года - отрицательный.
Положительный радиационный баланс на территории Беларуси бывает 9 месяцев. Радиационный баланс расходуется главным образом на 1) испарение и 2) турбулентный теплообмен между подстилающей поверхностью и атмосферой. В среднем 84% радиационного баланса тратится на испарение и 16% - на теплообмен (6,7,21,22,23,36,37,49,105,108,109).