Лекция 5. Климат
Климатообразующие факторы
Классификация климатов Алисова.
Характеристикаэкваториального пояса
4. Характеристикаубэкваториального пояса.
5. Характеристикатропического пояса.
Характеристикасубтропического пояса
Характеристикаумеренного пояса
Характеристикасубарктического и субантарктического поясов
Характеристикаарктического и антарктического поясов
1. Климатообразующие факторы, связанные с географической широтой, определяют зональность климата. Распределение воды и суши на поверхности земли, а также рельеф материков изменяют строгую зональность климата.
Теплооборот
Влагооборот
Циркуляция атмосферы.
Влияние географической широты на климат
Главнейший фактор формирования климата — географическая широта. Именно от неё зависит угол падения солнечных лучей, а, следовательно, и распределение тепла на земном шаре. С географической широтой связана целая группа других климатообразующих факторов.
Влияние циркуляции атмосферы на климат
Неодинаковое поступление солнечного излучения на разных широтах, в свою очередь, определяет разницу в атмосферном давлении и глобальный процесс циркуляции атмосферы. Это своеобразный круговорот воздуха, в котором участвуют тепло и влага, переносимые вместе с воздушными массами.
Влияние географического положения на климат
Одна из групп климатообразующих факторов относится к подстилающей поверхности. Это азональный фактор, связанный со строением земной коры и рельефом.
Прежде всего очень важно, над поверхностью суши или над водной поверхностью формируется климат. В одних и тех же широтах он может быть морской или континентальный. Воздушные массы над океанами более прохладные (в низких и средних широтах летом) и влажные, с небольшими колебаниями климатических показателей (амплитудами). Это очень хорошо видно, если сравнить распределение температур воздуха и атмосферного давления в умеренных широтах Северного и Южного полушарий. В Южном полушарии, где в этих широтах в основном находится Океан, изотермы и изобары пролегают относительно ровно. В Северном полушарии, где много суши, изолинии сильно изогнуты.
Для территории суши важна ещё и удалённость от океанов и морей. Этот фактор определяет континентальность климата. Чем дальше в глубь материка, тем больше колебания температуры воздуха и меньше облачность и количество осадков. Например, во внутренних районах Евразии климат резко континентальный, здесь температуры июля и января могут иметь разницу в 60-70 °С.
Влияние рельефа на климат
Особенность материков, также сильно влияющая на климат, — рельеф и абсолютная высота. Известно, что с высотой температура воздуха понижается, климат становится холоднее. Кроме того, горы могут создавать преграду на пути воздушных масс, а равнинный рельеф, наоборот, облегчать их вторжение. Например, южные склоны Гималаев противостоят летнему влажному муссону, поэтому огромное количество осадков выпадает на этих наветренных склонах. А вот на северо-востоке Вьетнама хребты гор средней высоты вытянуты в меридиональном направлении, поэтому холодный воздух с севера часто вторгается сюда по широким межгорным долинам, вызывая похолодания и снижая урожаи риса.
Влияние течений на климат
Океанические, или морские, течения, во многом зависящие от атмосферной циркуляции, оказывают большое влияние на климат, перераспределяя тепло. Если тёплые течения из низких широт приходят в высокие широты, климат побережий становится более тёплым и влажным. Холодные течения делают климат холоднее и суше Например, отепляющее действие на северо-западные районы Европы оказывает тёплое Северо-Атлантическое течение А на тех же широтах в Северной Америке проходит холодное Лабрадорское течение, и там климат более суровый. В тропиках на побережьях, мимо которых идут холодные течения, расположены пустыни.
Классификация климатов Алисова
В России используется классификация климатов Б. П. Алисова – она наиболее логична и основана на физических процессах в атмосфере, и прежде всего на распределении по земному шару воздушных масс.
Борис Павлович Алисов предложил выделять климатические зоны и области, исходя из условий циркуляции атмосферы. В его сетке климатического районирования выделено семь климатических поясов в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха. Между ними он различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны тропических муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой – тропический воздух; две субтропические зоны, в которых летом преобладает тропический, а зимой – умеренный воздух; зоны субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает умеренный, а зимой – арктический и субантарктический воздух.
Границы зон проводятся по среднему положению основных климатических фронтов. Принято выделять тропический, два умеренных (полярных), арктический и антарктический фронты. В каждом климатическом поясе выделяются четыре основных типа климата: материковый, океанический, климат западных берегов и климат восточных берегов. Кроме того, в связи с условиями рельефа могут быть выделены горные климаты соответствующей зоны. Различия между материковым и океаническим климатом обусловлены главным образом различиями в свойствах подстилающей поверхности; в первом случае эти свойства создают континентальные воздушные массы, во втором – морские. Различия между климатом западных и восточных берегов континентов связаны в основном с различиями в условиях общей циркуляции атмосферы и отчасти с распределением океанических течений.
Экваториальный пояс. Материковый и океанический типы экваториального климата. Эти типы климата весьма схожи из-за господства однородного экваториального воздуха. Температуры во всем поясе весь год высокие (+24... + 28 °С), влажность воздуха большая. Осадков много – около 2000 мм. Значительное количество осадков обусловлено не только большой абсолютной и относительной влажностью воздуха, но и его влажно-неустойчивой стратификацией. Вертикальной неустойчивости способствует тот факт, что влажноадиабатические градиенты в нем меньше вертикальных температурных градиентов. Сезонные колебания среднемесячных температур на суше (3-4°) и осадков незначительные. Два небольших максимума температур и осадков (они результат термической конвекции) наступают после дней равноденствий, незначительное снижение температур и уменьшение осадков происходят после дней солнцестояний. Суточные колебания температуры на суше достигают 10-15°С. Это зона низкого давления, восходящих токов воздуха, слабых ветров. В узкой приэкваториальной полосе преобладают слабые западные ветры. Над сушей, которая быстро прогревается, конвекция развивается днем, образуются мощные кучево-дождевые облака, после полудня идут обильные дожди, обычно сопровождаемые грозами (так называемые зенитальные дожди). Над морем ливни и грозы бывают в ночное время. В этом главное отличие океанического климата от материкового, кроме того в нем совсем малая суточная и годовая амплитуда температур (2-3°С); увлажнение избыточное. В условиях экваториального климата на суше произрастают влажные вечнозеленые леса.
Субэкваториальные пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летний муссон приносит ЭВ, зимний муссон (пассат) – ТВ.
Материковый муссонный климат. На суше летом жарко (26-27°С) и влажно, как на экваторе, выпадает около 1500 мм осадков, количество которых снижается по мере удаления от экватора до 250-300 мм. В этом же направлении увеличивается продолжительность сухого зимнего сезона от 2-3 месяцев до полугода. Зимой температура около + 18... + 20°С, влажность кТВ низкая, осадков нет. Весной температура воздуха быстро повышается и достигает максимума до 30°С и более в конце сухого сезона, например в Индии – в мае до 34-35°С. Это объясняется комплексом причин: близким к зенитальному положением Солнца и безоблачным небом, что обусловливает обилие солнечной радиации, а также незначительными затратами тепла на испарение, так как после сухой зимы запасы воды в почвогрунтах малы. Поэтому избыток тепла расходуется на нагревание воздуха. В результате здесь выделяется три термических сезона: очень жаркая весна, жаркий летне-осенний период и теплая зима. Такой климат с влажным летом и сухой зимой называется муссонным. Увлажнение – близкое к нормальному и немного меньше единицы. Произрастают переменно-влажные редкостойные листопадные леса и саванны (от высокотравных до ксерофитных кустарниковых и опустыненных).
Климаты побережий материков в субэкваториальных поясах мало отличаются от материкового муссонного.
На западных побережьях материков из-за приморского положения и холодных течений температуры во все сезоны на 2-3°С меньше, чем внутри материков. Количество и режим осадков такие же.
Климат восточных побережий материков отличается от материкового тем, что зимой с океана притекает мТВ (пассат) из тропических поясов высокого давления, но он устойчиво стратифицирован. Поэтому на низких побережьях осадков почти нет, и лишь на гористых берегах на склонах восточной экспозиции выпадают незначительные осадки, количество которых с высотой гор уменьшается. Примером может служить климат восточного побережья Бразилии. Условия увлажнения и природно-растительные зоны в целом схожи с внутриматериковыми районами.
Океанический климат характеризуется более ровными температурами (25-22 °С), влажным летом, сухой зимой. Годовое количество осадков около 1500 мм. Здесь часто в конце лета – начале осени происходит возникновение тропических циклонов с ветрами ураганной силы и ливнями.
Тропические пояса. Материковый тропический климат. Он развит на большей части материков. Там весь год господствует кТВ. Температура летом +30... + 35°С, зимой около + 20°С. Суточная амплитуда температуры воздуха 30-40°С, а на песчаной поверхности достигает 80°С. Годовая амплитуда температуры воздуха – 10-15°С, что меньше суточной. Осадков почти нет. Отсутствие осадков зимой связано с опусканием, адиабатическим нагреванием и иссушением воздуха в поясе повышенного давления. Летом осадков нет из-за низкой относительной влажности воздуха и высокого положения уровня конденсации. Лишь близ границ с субтропическими поясами зимой слабо развита циклоническая деятельность и выпадает 100-200 мм осадков. У границ с субэкваториальными поясами такое же количество осадков выпадает летом из-за проникновения иногда сюда летнего экваториального муссона. Увлажнение ничтожное. Такой климат называют аридным и даже экстрааридным. Здесь располагаются величайшие тропические пустыни мира: Сахара, пустыни Аравии (Руб-эль-Хали, Большой и Малый Нефуд), Австралии (Большая Песчаная, Большая пустыня Виктория, Симпсон), полупустыня Калахари (в Африке).
Своеобразен климат на западных побережьях материков, где весь год преобладает мТВ. Он перемещается по восточным перифериям субтропических океанических максимумов со стороны более холодных умеренных широт в сторону экватора над холодными течениями. В связи с этим температуры обычно невысокие – около +20°С летом и +15°С зимой. При движении к низким широтам воздух прогревается и удаляется от насыщения. Не способствуют образованию облаков и океанические барические максимумы со слоем инверсии на небольшой высоте из-за эффекта широты – около 1000 м. Инверсию усиливают холодные течения и подъем холодных вод в прибрежной зоне апвеллинга, из-за чего воздух у поверхности океана оказывается холоднее, чем в верхних слоях. Инверсия препятствует развитию конвекции. Однако в мТВ, приносимом сильным дневным бризом на побережье, содержится много водяного пара. Это повышает относительную влажность воздуха здесь до 83-85% и приводит к образованию на побережьях росы и тумана в ночные часы. Увлажнение ничтожное, поэтому здесь простираются береговые пустыни. Для обозначения климата прибрежных пустынь, омываемых холодными течениями, применяют термин «климат гаруа» (исп. garua – плотный моросящий туман).
На восточных побережьях материков, вдоль которых протекают теплые течения и над которыми воздух получает много влаги, климат иной: высокие температуры – +25...+28°С летом, около +20°С зимой, довольно много осадков – до 1000 мм, особенно летом. Увлажнение избыточное. В условиях влажного климата тропического пояса произрастают вечнозеленые тропические леса.
Океанический климат тропического пояса формируется в областях высокого давления со слоем инверсии и устойчивыми ветрами. Наблюдается пространственная неоднородность климатических условий, проявляющаяся в режиме всех элементов. На востоке океанов над холодными течениями температуры воздуха +20...+ 15°С, осадков мало; на западе океанов из-за теплых течений температуры повышаются до +25...+20°С, осадков становится 500–1000 мм. Характерны тропические ураганы.
Перечисленные климатические пояса лежат в основном в границах жаркого теплового пояса, ограниченного годовыми изотермами +20°С (зимними температурами +15°С). В этих поясах температурные различия весьма незначительны, поэтому основными признаками сезонных изменений в природе являются количество и режим осадков. Развитие растительности лимитирует здесь не температура, а осадки, и не просто их годовое количество, а продолжительность сухих и влажных периодов. Простирание природно-растительных зон различное: то широтное, то меридиональное, оно также подчинено закономерностям условий увлажнения.
Субтропические пояса. Климат формируется под влиянием сезонной смены воздушных масс: ТВ – летом, который формируется в самом поясе под влиянием большой инсоляции, и УВ – зимой, приходящий из умеренных широт.
Материковый субтропический климат – аридный, с жарким (около +30°С) сухим летом и прохладной (0... +5°С), относительно влажной (200-250 мм) зимой, с неустойчивой фронтальной погодой. Увлажнение недостаточное, поэтому преобладают природные зоны пустынь, полупустынь, сухих степей. В Евразии этот климат развит в центре континента, вдали от океанов, особенно в котловинах. В Северной Америке он сформировался на плато Колорадо и на юге нагорья Большой бассейн в результате их орографической изоляции от морского влияния.
Климат западных побережий материков называется средиземноморским, так как он наиболее типичен для побережья Средиземного моря (Южная Европа, Передняя Азия, Северная Африка), хотя территории с таким климатом есть и на других континентах. Для него характерны сравнительно жаркое (более + 20°С) сухое лето с антициклональным режимом погоды, мягкая (около +10°С) влажная (500-700 мм) зима с фронтальными осадками и неустойчивой погодой. Растительность – сухолюбивые вечнозеленые жестколистные леса и кустарники. В настоящее время преобладают виноградники, плантации цитрусовых и других субтропических культур.
Климат восточных побережий материков – муссонный, лучше всего он выражен в Евразии. Летом преобладает устойчивый муссон с океана (мТВ), жарко (+25°С), влажно. В конце лета – начале осени часты тайфуны с моря с порывистым ветром и обильными осадками. Зима сравнительно прохладная (в среднем 0... +5°С, но местами ниже 0°С) и относительно сухая, так как муссон с суши из сезонных барических максимумов, в частности из Азиатского, приносит кУВ. Но близ побережий и на островах и зимой выпадают фронтальные осадки. Общее количество осадков около 1000 мм. Увлажнение достаточное. Растительность – переменно-влажные листопадные широколиственные и смешанные леса. Высока степень сельскохозяйственного освоения.
Океанический климат по режиму осадков напоминает средиземноморский – лето относительно сухое, зима влажная с фронтальными осадками. Температура летом около 20°С, зимой 15°С.
Субтропический пояс в целом характеризуется преимущественно положительными (по многолетним данным) температурами в течение всего года. Однако зимой здесь возможны кратковременные понижения температуры до отрицательных значений и даже выпадение снега, особенно в муссонном климате. На равнинах он быстро тает, в горах может сохраняться до нескольких месяцев. Исключением является крупнейшее и высочайшее (4-5 км) нагорье мира Тибет, расположенное в этом поясе. Для него характерна особая разновидность резко континентального климата: прохладное лето, суровая зима, незначительные осадки. На нагорье развиты высокогорные пустыни.
Умеренные пояса. В этих поясах в течение года господствует УВ, но возможны вторжения как ТВ (особенно летом), так и АВ (летом и зимой). В этих поясах своеобразен радиационный баланс: летом он положительный благодаря довольно большой высоте Солнца и значительной продолжительности дня, зимой отрицательный из-за малой высоты Солнца, короткого светового дня, большой отражательной способности снега. Характерная особенность поясов – интенсивная циклоническая деятельность на фронтах как между ТВ и УВ, УВ и АВ, так и между мУВ и кУВ. С ней связана неустойчивость погодных условий, особенно зимой.
Материковый климат – умеренно континентальный и резко континентальный; выражен лишь в северном полушарии – в Евразии и Северной Америке. Господствует кУВ, с запада нередки вторжения мУВ. В среднем температура самого теплого летнего месяца июля изменяется от +12°С на севере до +25... + 28°С на юге, самого холодного – января – от -5°С на западе до –25...–30°С в центре материков, а в Якутии даже ниже –40°С. Низкая зимняя температура почвы и воздуха и незначительное количество снега в Восточной Сибири поддерживает существование многолетней мерзлоты. Годовое количество осадков уменьшается с запада на восток от 700-600 мм до 300 мм и даже до 200-100 мм в Средней и Центральной Азии. В Северной Америке осадки убывают с востока на запад. Летом осадков выпадает больше, чем зимой, причем разница эта существеннее в центре материков, особенно в Восточной Сибири, за счет весьма сухой антициклональной зимы. Преобладают осадки фронтального происхождения: летом они выпадают из местного кУВ, зимой – из приходящего более теплого мУВ. Летом выпадают еще и конвективные, а перед горами (например, перед Тянь-Шанем, Алтаем) – орографические осадки. Вследствие большой протяженности пояса с севера на юг в нем нередко выделяют северную бореальную часть с прохладным летом и относительно суровой зимой (совпадает с тайгой) и южную суббореальную часть с теплым летом и относительно мягкой зимой. По степени континентальности климата, выражающейся, прежде всего, годовой амплитудой температуры, выделяют его разновидности: от умеренно континентального до резко континентального. Увлажнение изменяется от избыточного на севере до резко недостаточного на юге. Поэтому здесь богатый спектр природно-растительных зон: тайга, смешанные и широколиственные леса, лесостепи, степи, полупустыни, пустыни.
Климат западных побережий материков формируется под влиянием мУВ, образующегося над теплыми течениями и приносимого господствующими западными ветрами. Поэтому его называют морским климатом. Для него характерны нежаркое лето (+10°С на севере, +17°С на юге), мягкая зима с температурами от 0 до +5°С. Зимой на севере нередки понижения температуры до отрицательных значений, снегопады. Осадков много – 800-1000 мм, перед горами до 1500 мм (юго-запад Скандинавии) и даже 3000 мм (западные склоны Кордильер и Анд). Преобладающие осадки – фронтальные и орографические. Увлажнение избыточное. Произрастают хвойные и широколиственные леса.
Климат восточных побережий Азии – муссонный. Здесь наблюдается сезонная смена воздушных масс: летом теплый и влажный мУВ, зимой очень холодный и сухой кУВ из Азиатского максимума. Соответственно температура около +20°С летом и –10... –20°С зимой. Количество летних осадков в 10-20 раз больше зимних, а общее их количество варьирует от 500 до 1000 мм в зависимости от орографии: осадков больше на восточных склонах гор. Увлажнение избыточное, произрастают смешанные и хвойные леса. Подобный климат лучше всего выражен в Приморском крае России и Северо-Восточном Китае. В Северной Америке циркуляция воздушных масс муссонная, но климат равномерно влажный.
Океанический климат выражен на севере Атлантики и Тихого океана и в южном полушарии. Летом температуры около + 12...+ 15°С, зимой +5... +8°С. Осадки выпадают в течение всего года, их годовое количество составляет около 1000 мм. В южном полушарии в умеренном поясе почти безраздельно господствует океанический климат с нежарким летом, мягкой зимой, обильными фронтальными осадками, западными ветрами, неустойчивой погодой («ревущие» сороковые широты). Температуры здесь ниже, чем в северном полушарии.
Субарктический и субантарктический пояса. Им свойственна сезонная смена воздушных масс: летом здесь распространен УВ, зимой – АВ.
Континентальный, в том числе резко континентальный, климат наблюдается лишь в северном полушарии на севере Евразии и Северной Америки. Циркуляция воздуха муссонная. Летом с Северного Ледовитого океана приходит АВ, который в условиях полярного дня трансформируется в кУВ. Зимой из барических Азиатского и Канадского максимумов южные ветры приносят очень холодный кУВ, который в условиях полярной ночи еще более охлаждается и приобретает свойства кАВ. Лето короткое, прохладное, с температурами менее +10...+12°С и сырое. Зима суровая (– 40...–50°С), продолжительная, малоснежная. В этом поясе – в Якутии в межгорной котловине – расположен полюс холода северного полушария – пос. Оймякон, где была зафиксирована зимняя температура –71°С. Для пояса характерны большие годовые амплитуды температуры – до 60-70°С. Осадков – 200-100 мм, фронтальные – на арктическом (антарктическом) фронте. Широко распространены многолетняя мерзлота, избыточное увлажнение, большая заболоченность. Из зон типичны тундра и лесотундра.
Морской (океанический) клима т встречается на севере Европы, в прибрежных морях Северного Ледовитого океана (Баренцево, Гренландское моря), вокруг Антарктиды. Характерны прохладное лето (+3... +5°С), плавучие морские и материковые льды, относительно мягкая (–10...–15°С) зима. Осадки – до 500 мм, постоянны туманы. По побережьям северных материков и на островах простирается тундра. В южном полушарии на островах вокруг Антарктиды – луга со скудной травянистой растительностью.
Арктический и антарктический пояса. В них преобладает континентальный климат: в Антарктиде, в Гренландии, на островах Канадского архипелага. Весь год здесь отрицательные температуры. В Антарктиде на внутриконтинентальной станции «Восток» на высоте более 3 км зарегистрирован абсолютный минимум температуры –89,2°С. Осадки – менее 100 мм. Типичны ледяные пустыни. Океанический климат наблюдается в основном в Арктике. Температуры здесь отрицательные, но во время полярного дня могут достигать +2°С. Осадки – 100-150 мм, но при проникновении туда циклонов их становится больше. Для островов характерна тундра с разреженным мохово-лишайниковым покровом.
Климат играет огромную роль в природе Земли. От него зависит увлажнение территории. Он определяет характер растительности, животного мира, почвенного покрова, режим рек, озер, морей, ледников, образование некоторых горных пород, влияет на формирование рельефа. Климат необходимо учитывать в хозяйственной деятельности людей, особенно в сельском хозяйстве, а также в строительстве, в промышленности, на транспорте. Климат и погода имеют большое значение для здоровья и деятельности людей.