Полная версия

Главная arrow Экология arrow Науки о Земле

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

КЛИМАТ И ПОГОДА

Климат (от греч. кНта, родительный падеж кИтаЮя, буквально -наклон; подразумевается наклон земной поверхности к солнечным лучам) - многолетний режим погоды, свойственный той или иной местности на Земле и являющийся одной из ее географических характеристик. При этом под многолетним режимом понимается совокупность всех условии погоды в данной местности за период в несколько десятков лет; типичная годовая смена этих условий и возможные отклонения от нее в отдельные годы; сочетания условии погоды, характерные для различных ее аномалий (засухи, дождевые периоды, похолодания и пр.). Около середины XX в. понятие «климат», относившееся ранее только к условиям у земной поверхности, было распространенно и на высокие слои атмосферы.

Условия формирования и эволюция климата. Основные характеристики климата. Для выявления особенностей климата, как типичных, так и редко наблюдаемых, необходимы многолетние ряды метеорологических наблюдений. В умеренных широтах используются 25-50-летние ряды; в тропиках их длительность может быть меньше; иногда (например, для Антарктиды, высоких слоев атмосферы) приходится ограничиваться менее продолжительными наблюдениями, учитывая, что последующий опыт может внести уточнения в предварительные представления.

При изучении климата океанов, помимо наблюдений погоды на островах, используют сведения, полученные в разное время на судах в том или ином участке акватории, а также регулярные наблюдения погоды на кораблях.

Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений, прежде всего, над следующими основными метеорологическими элементами: атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра, температурой и влажностью воздуха, облачностью и атмосферными осадками. Учитывают также продолжительность солнечной радиации, дальность видимости, температуру верхних слоев почвы и водоёмов, испарение воды с земной поверхности в атмосферу, высоту и состояние снежного покрова, различные атмосферные явления и наземные гидрометеоры (росу, гололёд, туманы, грозы, метели и пр.). В XX в. в число климатических показателей вошли характеристики элементов теплового баланса земной поверхности, такие, как суммарная солнечная радиация, радиационный баланс, величины теплообмена между земной поверхностью и атмосферой, затраты тепла на испарение.

Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и пр. носят название климатических норм. Соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет рассматриваются как отклонение от этих норм. Для характеристики климата применяются также комплексные показатели, т. е. функции нескольких элементов: различные коэффициенты, факторы, индексы (например, континентальное™, засушливости, увлажнения) и прочие.

Специальные показатели климата применяются в прикладных отраслях климатологии (например, суммы температур вегетационного периода в агроклиматологии, эффективные температуры в биоклиматологии и технической климатологии, градусо-дни в расчётах отопительных систем и пр.).

В XX в. возникли представления о микроклимате, климате приземного слоя воздуха, местном климате и др., а также о макроклимате - климате территорий планетарного масштаба. Существуют также понятия «климат почвы» и «климат растений» (фитоклимат), характеризующие среду обитания растений. Широкую популярность получил также термин «городской климат», поскольку современный большой город существенно влияет на свой климат.

Основные процессы, формирующие климат. Климатические условия на Земле создаются в результате следующих основных взаимосвязанных циклов геофизических процессов глобального масштаба: теплооборота, влагооборота и общей циркуляции атмосферы.

Теплооборот слагается из притока к Земле электромагнитной солнечной радиации, лучистая энергия которой при поглощении радиации в атмосфере и на земной поверхности переходит в теплоту; из обмена теплотой между атмосферой и земной поверхностью путем длинноволнового излучения, теплопроводности и фазовых преобразований воды (затраты теплоты почвой и водоемами на испарение воды и освобождение скрытой теплоты испарения при конденсации в атмосфере); из перераспределения теплоты на Земле путём переноса её воздушными и океаническими течениями; из отдачи как отражённой и рассеянной солнечной радиации, так и собственного длинноволнового излучения Земли и атмосферы в космическое пространство.

Влагооборот заключается в испарении воды в атмосферу с водоёмов и суши, включая и транспирацию растений; в переносе водяного пара в высокие слои атмосферы, а также воздушными течениями общей циркуляции атмосферы; в конденсации водяного пара в виде облаков и туманов; в переносе облаков воздушными течениями и в выпадении из них осадков; в стоке выпавших осадков и в новом их испарении и т. д.

Общая циркуляция атмосферы создаёт в основном режим ветра. С переносом воздушных масс общей циркуляцией связан глобальный перенос теплоты и влаги. Местные атмосферные циркуляции (бризы, горно-долинные ветры и пр.) создают перенос воздуха лишь над ограниченными районами земной поверхности, налагающийся на общую циркуляцию и влияющий на климатические условия в этих районах.

Воздействие географических факторов на климат. Климатообразующие процессы происходят при воздействии ряда географических факторов, основными из которых являются:

  • 1) географическая широта, определяющая зональность и сезонность в распределении приходящей к Земле солнечной радиации, а с нею и температуры воздуха, атмосферного давления и пр.; широта влияет на условия ветра и непосредственно, поскольку от неё зависит отклоняющая сила вращения Земли;
  • 2) высота над уровнем моря. Климатические условия в свободной атмосфере и в горах меняются в зависимости от высоты. Сравнительно малые различия в высоте, измеряемые сотнями и тысячами метров, эквивалентны в своём влиянии на климат широтным расстояниям в тысячи километров. В связи с этим в горах прослеживаются высотные климатические пояса;
  • 3) распределение суши и моря. Вследствие различных условий распространения тепла в верхних слоях почвы и воды и благодаря разной их поглотительной способности, создаются различия между климатом материков и океанов. Общая циркуляция атмосферы приводит затем к тому, что условия морского климата распространяются с воздушными течениями в глубь материков, а условия континентального климата - на соседние части океанов;
  • 4) орография. Горные хребты и массивы с различной экспозицией склонов создают крупные возмущения в распределении воздушных течений, температуры воздуха, облачности, осадков и пр.;
  • 5) океанические течения. Теплые течения, попадая в высокие широты, отдают теплоту в атмосферу; холодные течения, продвигаясь к низким широтам, охлаждают ее. Течения влияют и на влагооборот, содействуя или препятствуя образованию облаков и туманов и на атмосферную циркуляцию, поскольку последняя зависит от температурных условий;
  • 6) характер почвы, в особенности её отражательная способность (альбедо) и влажность;
  • 7) растительный покров, с которым в определённой степени связаны поглощение и отдача радиации, увлажнение и ветер;
  • 8) снежный и ледовый покров. Сезонный снежный покров над сушей, морские льды, постоянный ледовый и снежный покров таких территорий, как Гренландия и Антарктида, фирновые поля и ледники в горах существенно влияют на температурный режим, условия ветра, облачности, увлажнения;
  • 9) состав воздуха. Естественным путём за короткие периоды он существенно не меняется, если не считать спорадических влияний вулканических извержений или лесных пожаров. Однако в промышленных районах отмечаются повышение содержания углекислого газа от сжигания топлива и загрязнение воздуха газовыми и аэрозольными отходами производства и транспорта.

Климат и человек. Типы климата и их распределение по земному шару оказывают самое существенное влияние на водный режим, почву, растительный покров и животный мир, а также на распространение и урожайность сельскохозяйственных культур. От климата в известной мере зависит расселение людей, размещение промышленности, условия жизни и здоровье населения. Поэтому правильный учёт особенностей и влияний климата необходим не только в сельском хозяйстве, но и при размещении, планировании, строительстве и эксплуатации гидроэнергетических и промышленных объектов, в градостроительстве, в транспортной сети, а также в здравоохранении (курортная сеть, климатолечение, борьба с эпидемиями, социальная гигиена), туризме, спорте. Изучение климатических условий как в целом, так и с точки зрения определённых потребностей, обобщение и распространение данных о климате в целях их практического использования в России осуществляются учреждениями Гидрометеорологической службы и мониторинга.

Человечество пока еще не может существенно влиять на климат путем непосредственного изменения физических механизмов климатообразующих процессов. Активное физико-химическое воздействие человека на процессы образования облаков и выпадения осадков уже является реальностью, но климатического значения оно по своей пространственной ограниченности не имеет. Индустриальная деятельность человеческого общества приводит к возрастанию содержания в воздухе углекислого газа, промышленных газов и аэрозольных примесей. Это влияет не только на жизненные условия и здоровье людей, но и на поглощение радиации в атмосфере и тем самым на температуру воздуха. Постоянно возрастает и приток тепла в атмосферу за счет сжигания горючего. Эти антропогенные изменения климата особенно заметны в больших городах; в глобальном масштабе они еще незначительны. Но в ближайшем будущем можно ждать их значительного возрастания. Помимо этого, воздействуя на тот или иной из географических факторов климата, т. е. изменяя среду, в которой протекают климатообразующие процессы, люди, сами того не зная или не учитывая, с давних пор ухудшали климат нерациональным сведением лесов, хищнической распашкой земель. Напротив, проведение рациональных оросительных мероприятий и создание оазисов в пустыне улучшали климат соответствующих районов. Задача сознательного, направленного улучшения климата поставлена главным образом в отношении микроклимата и местного климата. Реальным и безопасным способом такого улучшения представляется целенаправленное расширение воздействий на почву и растительный покров (насаждение лесных полос, осушение и орошение территории).

Агроклиматология (от agro..., греч. кНта - климат и logos -наука) - раздел климатологии, изучающий климат как фактор сельскохозяйственного производства. Почва и её плодородие, водные ресурсы суши и растительности в значительной мере определяются климатом. Климатические условия учитываются при специализации сельского хозяйства. История агроклиматологии тесно связана с практическими запросами сельского хозяйства. Основоположником отечественной агроклиматологии был русский учёный А. И. Воейков; за рубежом - Дж. Ацци (Италия), Б. Ливингстон (США). В нашей стране разработаны методы сельскохозяйственной оценки климата. Проведена ревизия ее агроклиматических ресурсов, дана агроклиматическая характеристика заморозков, засух и суховеев. На основании обобщённых наблюдений и экспериментальных исследований по всем областям, краям и республикам составлены агроклиматические справочники.

Задачами агроклиматологии являются:

  • - сельскохозяйственная оценка климата и агроклиматическое районирование в целях наиболее рационального размещения сортов сельскохозяйственных культур, видов и пород домашних животных;
  • - обоснование отдельных приёмов и комплекса агротехнических мероприятий, их эффективности в данных климатических условиях;
  • - разработка способов борьбы с неблагоприятными явлениями климата и погоды;
  • - изучение изменений микроклимата сельскохозяйственных угодий.

Большое практическое значение имеют исследования по установлению зависимости роста, развития и урожайности культурных растений от основных климатических факторов. Количественные выражения этих зависимостей принято называть агроклиматическими показателями (например, суммы температур, характеризующие потребность растений в тепле за период вегетации; количество влаги, необходимое для получения определённого урожая, и др.). Исследование распределения агроклиматических показателей по территории с учётом их повторяемости в течение большого промежутка лет (60-80) в конкретных районах позволяет установить степень соответствия потребностей сельскохозяйственных культур и их сортов климатическим условиям. В России разработаны методы расчёта климатической обеспеченности теплом, осадками, запасами почвенной влаги, продолжительности безморозного периода, повторяемости заморозков, суховеев и др. Агроклиматология изучает климат отдельных земельных массивов и полей севооборота с учётом их рельефа, экспозиции склонов, влияния растительности, агротехнических и мелиоративных мероприятий на ход метеорологических элементов в посеве. Полученные при этом результаты исследований уточняют и дополняют сельскохозяйственную оценку климата и дают материал для обоснования агротехники.

Основные направления исследований в области агроклиматологии заключаются в следующем:

  • - в дальнейшем развитии теории комплексной оценки агроклиматических ресурсов территории;
  • - разработке комплексных агроклиматических показателей урожайности ведущих сельскохозяйственных культур и обосновании наиболее рационального их размещения;
  • - в обосновании системы агротехнических и мелиоративных мероприятий для устранения последствий неблагоприятных явлений климата (с учётом микроклиматических особенностей полей севооборота);
  • - в разработке методов применения агроклиматических данных для долгосрочных агрометеорологических прогнозов роста и развития сельскохозяйственных культур.

В Российской Федерации исследования в области агроклиматологии проводятся в учреждениях Главного управления гидрометеослужбы, во Всесоюзном институте растениеводства и ряде высших учебных заведений.

Изменения климата. Исследования осадочных отложений, ископаемых остатков флоры и фауны, радиоактивности горных пород и др. показывают, что климат Земли в различные эпохи существенно менялся. В течение последних сотен миллионов лет (до антропогена) Земля, по-видимому, была более тёплой, чем в настоящее время: температура в тропиках была близка к современной, а в умеренных и высоких широтах гораздо выше. В начале палеогена (около 70 млн лет назад) температурные контрасты между экваториальными и приполярными областями начали возрастать, однако до начала антропогена они были меньше ныне существующих. В антропогене температура в высоких широтах резко понизилась и возникли полярные оледенения. Последнее сокращение ледников в Северном полушарии закончилось, по-видимому, около 10 тыс. лет назад, после чего постоянный ледовый покров остался главным образом в Северном Ледовитом океане, в

Гренландии и на других арктических островах, а в Южном полушарии - в Антарктиде.

Для характеристики климата нескольких последних тысяч лет имеется обширный материал, полученный с помощью палеографических методов исследования (дендрохронология, палинологический анализ и пр.), на основании изучения археологических данных, фольклорных и литературных памятников, а в более позднее время - и летописных свидетельств. Можно заключить, что за последние 5 тыс. лет климат Европы и близких к ней районов (а вероятно, и всего земного шара) колебался в сравнительно узких пределах. Сухие и тёплые периоды несколько раз сменялись более влажными и прохладными. Примерно за 500 лет до нашей эры осадки заметно увеличились и климат стал более прохладным. В начале нашей эры он был сходен с современным. В ХН-ХШ вв. климат был более мягким и сухим, чем в начале нашей эры, но в ХУ-ХУ1 вв. опять произошло значительное похолодание и увеличилась ледовитость морей. За последние три столетия накоплен всё возрастающий материал инструментальных метеорологических наблюдений, получивших глобальное распространение. С XVII до середины XIX в. климат оставался холодным и влажным, ледники наступали. Со второй половины XIX в. началось новое потепление, особенно сильное в Арктике, но охватившее почти весь земной шар. Это так называемое современное потепление продолжалось до середины XX в. На фоне колебаний климата, охватывающих сотни лет, происходили кратковременные колебания с меньшими амплитудами. Изменения климата имеют, таким образом, ритмический, колебательный характер.

Климатический режим, господствовавший до антропогена, - тёплый, с малыми температурными контрастами и отсутствием полярных оледенений - был устойчивым. Напротив, климат антропогена и современный климат с оледенениями, их пульсациями и резкими колебаниями атмосферных условий - неустойчив. По выводам М. И. Бу-дыко, совсем небольшое повышение средних температур земной поверхности и атмосферы может привести к уменьшению полярных оледенений, а проистекающее отсюда изменение отражательной способности (альбедо) Земли - к дальнейшему потеплению, сокращению льдов до полного их исчезновения.

Климаты Земли. Климатические условия на Земле находятся в тесной зависимости от географической широты. В связи с этим ещё в древности сложилось представление о климатических (тепловых) поясах, границы которых совпадают с тропиками и полярными кругами. В тропическом поясе (между северным и южным тропиками) Солнце находится в зените дважды в год; продолжительность дневного времени суток на экваторе в течение всего года равна 12 ч, а внутри тропиков колеблется от 11 до 13 ч. В умеренных поясах (между тропиками и полярными кругами) Солнце восходит и заходит каждый день, но не бывает в зените. Его полуденная высота летом значительно больше, чем зимой, так же, как и продолжительность дневного времени суток, причем эти сезонные различия растут с приближением к полюсам. За полярными кругами Солнце летом не заходит, а зимой не восходит в течение тем большего времени, чем больше географическая широта. На полюсах год делится на шестимесячные день и ночь.

Особенностями видимого движения Солнца определяется приток солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы на разных широтах и в разные моменты и времена года (так называемый солярный климат). В тропическом поясе приток солнечной радиации на границу атмосферы имеет годовой ход с небольшой амплитудой и двумя максимумами в течение года. Летом в умеренных поясах приток солнечной радиации на горизонтальную поверхность на границе атмосферы сравнительно мало отличается от притока в тропиках: меньшая высота солнца компенсируется увеличенной продолжительностью дня. Но зимой он быстро уменьшается с широтой. Летний приток радиации в полярных широтах при длительном непрерывном дне также велик; в день летнего солнцестояния полюс получает на границе атмосферы даже больше радиации на горизонтальную поверхность, чем экватор. Зато в зимнее полугодие приток радиации на полюсе отсутствует вовсе. Таким образом, приток солнечной радиации на границу атмосферы зависит только от географической широты и от времени года и обладает строгой зональностью. В пределах атмосферы солнечная радиация испытывает незональные влияния, обусловленные различным содержанием водяного пара и пыли, разной облачностью и другими особенностями газового и коллоидного состояния атмосферы. Отражением этих влияний является сложное распределение величин радиации, поступающей на поверхность Земли. Незональный характер имеют и многочисленные географические факторы климата (распределение суши и моря, особенности орографии, морские течения и пр.). Поэтому в сложном распределении климатических характеристик у земной поверхности зональность является лишь фоном, проступающим более или менее отчётливо через незональные влияния.

В основе климатического районирования Земли лежит разделение территорий на пояса, зоны и области с более или менее однородными условиями климата. Границы климатических поясов и зон не только не совпадают с широтными кругами, но и не всегда огибают земной шар (зоны в таких случаях разорваны на не смыкающиеся между собой области). Районирование может проводиться или по собственно климатическим признакам (например, по распределению средних температур воздуха и сумм атмосферных осадков), или по другим комплексам климатических характеристик, а также по особенностям общей циркуляции атмосферы, с которыми связаны типы климата (например, классификация Б. П. Алисова), или по характеру географических ландшафтов, определяемых климатом (классификация

Л. С. Берга). Приводимая ниже характеристика климатов Земли в основном соответствует районированию, предложенному Б. П. Алисовым.

Глубокое влияние распределения суши и моря на климат видно уже из сравнения условий Северного и Южного полушарий. В Северном полушарии сосредоточена основная часть суши и поэтому его климатические условия более континентальны, чем в Южном. Средние приземные температуры воздуха в Северном полушарии в январе 8 °С, в июле 22 °С; в Южном соответственно 17 и 10 °С. Для всего земного шара средняя температура 14 °С (12 °С в январе, 16 °С в июле). Наиболее тёплая параллель Земли - термический экватор с температурой 27 °С - совпадает с географическим экватором только в январе. В июле он смещается до 20° северной широты, а его среднее годовое положение - около 10° северной широты. От термического экватора к полюсам температура падает в среднем на 0,5-0,6 °С на каждый градус широты (очень медленно в тропиках, быстрее во вне-тропических широтах). При этом внутри материков температура воздуха летом выше и зимой ниже, чем над океанами, особенно в умеренных широтах. Это не относится к климату над ледяными плато Гренландии и Антарктиды, где воздух круглый год значительно холоднее, чем над примыкающими к ним океанами (средние годовые температуры воздуха снижаются до -35 и -45 °С).

Средние годовые суммы осадков наиболее велики в приэкваториальных широтах (1500-1800 мм), к субтропикам они снижаются до 800 мм, в умеренных широтах вновь увеличиваются до 900-1200 мм и резко уменьшаются в полярных областях (до 100 мм и менее).

Экваториальный климат охватывает полосу пониженного атмосферного давления (так называемую экваториальную депрессию), распространяющуюся на 5-10° к северу и к югу от экватора. Отличается очень равномерным температурным режимом с высокими температурами воздуха в течение всего года (обычно колеблются между 24 и 28 °С, причём амплитуды температуры на суше не превышают 5 °С, а на море могут быть менее 1 °С). Влажность воздуха постоянно высокая, годовая сумма осадков колеблется от 1 до 3 тыс. мм в год, но местами достигает на суше 6-10 тыс. мм. Осадки выпадают обычно в виде ливней, они, особенно во внутритропической зоне конвергенции, разделяющей пассаты двух полушарий, как правило, равномерно распределяются в течение года. Облачность значительная. Преобладающие естественные ландшафты суши - влажные экваториальные леса.

По обе стороны от экваториальной депрессии, в областях высокого атмосферного давления, в тропиках над океанами преобладает пассатный климат с устойчивым режимом восточных ветров (пассатов), умеренной облачностью и достаточно сухой погодой. Средние температуры летних месяцев 20-27 °С, в зимние месяцы температура снижается до 10-15 °С. Годовая сумма осадков около 500 мм, их количество резко увеличивается на склонах гористых островов, обращенных к пассату, и при сравнительно редких прохождениях тропических циклонов.

Областям океанических пассатов соответствуют на суше территории с климатом тропических пустынь с исключительно жарким летом (средняя температура самого тёплого месяца в Северном полушарии около 40 °С, в Австралии - до 34 °С). Абсолютные максимумы температуры в Северной Африке и внутренних районах Калифорнии 57-58 °С, в Австралии - до 55 °С (наивысшие температуры воздуха на Земле). Средние температуры зимних месяцев от 10 до 15 °С. Суточные амплитуды температур велики (местами свыше 40 °С). Осадков немного (обычно меньше 250 мм, часто меньше 100 мм в год).

В некоторых районах тропиков (Экваториальная Африка, Южная и Юго-Восточная Азия, Северная Австралия) климат пассатов замещается климатом тропических муссонов. Внутритропическая зона конвергенции смещается здесь летом далеко от экватора и вместо восточного пассатного переноса между нею и экватором возникает западный перенос воздуха (летний муссон), с которым связана большая часть осадков. В среднем их выпадает почти столько же, сколько и в зонах с экваториальным климатом (в Калькутте, например, 1630 мм в год, из которых 1180 мм выпадает за четыре месяца летнего муссона). На склонах гор, обращенных к летнему муссону, наблюдаются рекордные для соответствующих районов осадки, а на Северо-Востоке Индии (Черапунджи) - максимальное их количество на земном шаре (в среднем около 12 тыс. мм в год). Лето жаркое (средние температуры воздуха выше 30 °С), причём наиболее тёплый месяц обычно предшествует наступлению летнего муссона. В зоне тропических муссонов, в Восточной Африке и на Юго-Западе Азии наблюдаются и самые высокие средние годовые температуры на земном шаре (30-32 °С). Зима в некоторых районах прохладная. Средняя температура января в Мадрасе 25° С, в Варанаси 16 °С, а в Шанхае - всего 3 °С.

В западных частях материков в субтропических широтах (25-40° северной и южной широты) климат характеризуется высоким атмосферным давлением летом (субтропические антициклоны) и циклонической деятельностью зимой, когда антициклоны несколько смещаются к экватору. В этих условиях формируется средиземноморский климат, наблюдающийся, кроме Средиземноморья, на Южном берегу Крыма, а также в западной Калифорнии, на Юге Африки, Юго-Западе Австралии. При жарком, малооблачном и сухом лете здесь прохладная и дождливая зима. Количество осадков обычно невелико и некоторые районы с этим климатом полузасушливы. Температуры летом 20-25 °С, зимой 5-10 °С, годовые суммы осадков обычно 400-600 мм.

Внутри материков в субтропических широтах зимой и летом преобладает повышенное атмосферное давление. Поэтому здесь формируется климат сухих субтропиков, жаркий и малооблачный летом, прохладный зимой. Летние температуры, например, в Туркмении доходят в отдельные дни до 50 °С, а зимой возможны морозы до -10, -20 °С. Годовая сумма осадков составляет местами всего 120 мм.

На высоких нагорьях Азии (Памир, Тибет) формируется климат холодных пустынь с прохладным летом, очень холодной зимой и скудными осадками. Например, в Мургабе на Памире в июле 14 °С, в январе - минус 18 °С, осадков около 80 мм в год.

В восточных частях материков в субтропических широтах формируется муссонный субтропический климат (Восточный Китай, Юго-Восток США, страны бассейна реки Парана в Южной Америке). Температурные условия здесь близки к районам со средиземноморским климатом, но осадки обильнее и выпадают преимущественно летом, при океаническом муссоне (например, в Пекине из 640 мм осадков в год 260 мм выпадает в июле и только 2 мм в декабре).

Для умеренных широт весьма характерна интенсивная циклоническая деятельность, приводящая к частым и сильным изменениям давления и температуры воздуха. Преобладают западные ветры (особенно над океанами и в Южном полушарии). Переходные сезоны (осень, весна) продолжительны и выражены хорошо.

В западных частях материков (главным образом Евразии и Северной Америки) преобладает морской климат с прохладным летом, тёплой (для этих широт) зимой, умеренным количеством осадков (например, в Париже в июле 18 °С, в январе 2 °С, осадков 490 мм в год) без устойчивого снежного покрова. Осадки резко возрастают на наветренных склонах гор. Так, в Бергене (у западных подножий Скандинавских гор) осадков свыше 2500 мм в год, а в Стокгольме (к востоку от Скандинавских гор) - всего 540 мм. Влияние орографии на осадки выражено ещё сильнее в Северной Америке с её меридионально вытянутыми хребтами. На западных склонах Каскадных гор выпадает местами от 3 до 6 тыс. мм, тогда как за хребтами сумма осадков уменьшается до 500 мм и ниже.

Внутриконтинентальный климат умеренных широт в Евразии и Северной Америке характеризуется более или менее устойчивым режимом высокого давления воздуха, особенно в зимнее время, теплым летом и холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Годовые амплитуды температуры велики и растут в глубь материков (главным образом за счёт нарастания суровости зим). Например, в Москве в июле 17 °С, в январе - минус 10 °С, осадков около 600 мм в год; в Новосибирске в июле 19 °С, в январе - минус 19 °С, осадков 410 мм в год (максимум осадков везде летом). В южной части умеренных широт внутренних районов Евразии засушливость климата увеличивается, формируются степные, полупустынные и пустынные ландшафты, снежный покров неустойчив. Наиболее континентальный климат в северо-восточных районах Евразии. В Якутии район Верхоянска-

Оймякона является одним из зимних полюсов холода Северного полушария. Средняя температура января понижается здесь до -50 °С, а абсолютный минимум около -70 °С. В горах и на высоких плоскогорьях внутренних частей материков Северного полушария зимы очень суровы и малоснежны, преобладает антициклональная погода, лето жаркое, осадки сравнительно невелики и выпадают преимущественно летом (например, в Улан-Баторе в июле 17 °С, в январе -24 °С, осадков 240 мм в год). В Южном полушарии из-за ограниченной площади материков на соответствующих широтах внутриконтинентальный климат не получил развития.

Муссонный климат умеренных широт формируется на восточной окраине Евразии. Он характеризуется малооблачной и холодной зимой при преобладающих северо-западных ветрах, теплым или умеренно теплым летом с юго-восточными и южными ветрами и достаточными или даже обильными летними осадками (например, в Хабаровске в июле 23 °С, в январе - минус 20 °С, осадков 560 мм в год, из них лишь 74 мм выпадает в холодную половину года). В Японии и на Камчатке зима намного мягче, осадки обильные и зимой и летом; на Камчатке, Сахалине и острове Хоккайдо образуется высокий снежный покров.

Климат Субарктики формируется на северных окраинах Евразии и Северной Америки. Зимы продолжительны и суровы, средняя температура самого тёплого месяца не выше 12 °С, осадков менее 300 мм, а на Северо-Востоке Сибири даже менее 100 мм в год. При холодном лете и многолетней мерзлоте даже небольшие осадки создают во многих районах избыточное увлажнение и заболачивание почвы. В Южном полушарии подобный климат развит только на субантарктических островах и на Земле Грейама.

Над океанами умеренных и субполярных широт в обоих полушариях преобладает интенсивная циклоническая деятельность с ветреной облачной погодой и обильными осадками.

Климат Арктического бассейна суровый, средние месячные температуры меняются от 0 °С летом до —40 °С зимой, на плато Гренландии от -15 до -50 °С, а абсолютный минимум близок к -70 °С. Средняя годовая температура воздуха ниже -30 °С, осадков мало (на большей части Гренландии менее 100 мм в год). Приатлантические районы европейской Арктики отличаются сравнительно мягким и влажным климатом, так как сюда часто проникают тёплые воздушные массы с Атлантического океана (на Шпицбергене в январе -16 °С, в июле 5 °С, осадков около 320 мм в год); даже на Северном полюсе возможны временами резкие потепления. В азиатско-американском секторе Арктики климат более суровый.

Климат Антарктиды наиболее суровый на Земле. На побережьях дуют сильные ветры, связанные с непрерывными прохождениями циклонов над окружающим океаном и со стоком холодного воздуха из центральных районов материка по склонам ледяного щита. Средняя температура в Мирном -2 °С в январе и декабре, -18 °С в августе и сентябре. Осадков от 300 до 700 мм в год. Внутри Восточной Антарктиды на высоком ледяном плато почти постоянно господствует высокое атмосферное давление, ветры слабые, облачность мала. Средняя температура летом около -30 °С, зимой около -70 °С. Абсолютный минимум на станции Восток близок к -90 °С (полюс холода всего земного шара). Осадков менее 100 мм в год. В Западной Антарктиде и у Южного полюса климат несколько мягче.

Муссонный климат - климат, свойственный областям Земли, в которых атмосферная циркуляция имеет муссонный характер. Основные особенности муссонного климата - обильное осадками лето и очень сухая зима. Соответственно влажность воздуха летом значительно выше, чем зимой. Например, в Бомбее (Индия) в зимние месяцы выпадает от 3 до 8 мм осадков, а в летние - от 270 до 610 мм. Местные географические условия приводят в ряде районов к формированию разновидностей муссонного климата. Так, в Японии при весьма обильных осадках летом значительное их количество выпадает и зимой. На востоке бассейна Средиземного моря, где летом муссонные воздушные течения направлены с суши, а зимой с моря, формируется климат этезий с зимним максимумом осадков.

Парниковый эффект (оранжерейный эффект) - свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землёй. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью, так как ее альбедо в общем мало. Нагреваясь за счёт поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, для которого прозрачность атмосферы мала и которое почти полностью в ней поглощается. Благодаря парниковому эффекту при ясном небе только 10-20 % земного излучения, проникая сквозь атмосферу, может уходить в космическое пространство.

Погода - состояние атмосферы в рассматриваемом месте в определённый момент или за ограниченный промежуток времени (сутки, месяц, год). Многолетний режим погоды называют климатом. Погоду характеризуют метеорологическими элементами. По мере расширения хозяйственной деятельности соответственно расширяется и понятие погоды. Так, с развитием авиации возникло представление о погоде в свободной атмосфере; возросло значение такого ее элемента, как атмосферная видимость. К характеристикам погоды могут быть отнесены также данные о притоке солнечной радиации, атмосферной турбулентности, некоторые характеристики электрического состояния воздуха.

Погода в любой точке земного шара испытывает непрерывные изменения, которые могут быть существенными не только от одного дня к другому, но и на протяжении суток и даже нескольких минут. Часть этих изменений носит периодический характер - это те из них, которые зависят от непосредственного действия солнечной радиации и связаны с вращением Земли вокруг своей оси (суточные изменения) или вокруг Солнца (годовые изменения). Суточный ход погоды особенно сильно выражен непосредственно у земной поверхности, поскольку изменения температуры воздуха связаны с изменениями температуры земной поверхности, а от температуры воздуха, в свою очередь, зависят влажность, облачность, осадки, ветер. С высотой размах (амплитуда) суточных колебаний температуры, влажности и скорости ветра быстро убывает. Годовой ход погоды, выражающийся в смене времён года, распространяется до больших высот не только в тропосфере, но и в стратосфере.

Непериодические изменения погоды, особенно значительные во внетропических широтах, связаны с циркуляцией атмосферы, т. е. с переносом (адвекцией) воздушных масс из одних областей Земли в другие. При этом воздушные массы приносят с собой свойственные им характеристики погоды, отличные от ранее существовавших в данном районе. Температура воздуха и другие метеорологические элементы погоды в данном месте меняются в соответствии с тем, откуда приходит новая воздушная масса и какими свойствами в связи с этим она обладает. Кроме того, непериодические изменения погоды зависят и от восходящих и нисходящих движений воздуха, при которых происходят адиабатические изменения температуры и связанное с ними развитие или уменьшение облаков. Так, приток холодного, сухого и прозрачного арктического воздуха в Европе вызывает понижение температуры, уменьшение влагосодержания атмосферы, увеличение дальности видимости. При прогревании воздуха от земной поверхности возникает конвекция с развитием кучевых облаков и кратковременными ливнями; однако последующий рост давления и появление в связи с этим нисходящих движений воздуха приводят к установлению ясной погоды. Длительное сохранение таких условий летом влечет за собой засухи. Зимние вторжения масс морского воздуха с Атлантического океана создают в Европе мягкую пасмурную погоду с оттепелями и туманами.

Особенно резкие непериодические изменения погоды связаны с прохождением атмосферных фронтов, циклонов и антициклонов. Восходящее движение воздуха в зонах атмосферных фронтов приводит к образованию обширных облачных систем, из которых выпадают обложные осадки. В тропиках облачные скопления с обильными осадками обусловлены конвекцией в так называемой внутритропиче-ской зоне конвергенции и особенно в тропических циклонах (ураганах). Развитие и перемещение циклонов и антициклонов приводит к переносам воздушных масс на значительные расстояния и соответствующим непериодическим изменениям погоды, связанным со сменой направлений и скоростей ветра, с увеличением или уменьшением облачности. Имеют значение для погоды также маломасштабные вихри (смерчи, тромбы, торнадо) и орографические влияния на воздушные течения (фёны, бора, стоковые ветры).

С высотой интенсивность непериодических изменений погоды в общем уменьшается. Однако и в верхней тропосфере бывают резкие усиления ветра и турбулентности, связанные со струйными течениями, учёт которых важен для авиации.

Погода играет большую роль в хозяйстве и других сторонах человеческой деятельности, что привело к постановке задачи о прогнозе погоды и к организации в мировом масштабе службы погоды, предоставляющей информацию о погоде и возможных её изменениях.

Прогноз погоды - научно обоснованное предположение о предстоящих изменениях погоды, составленное на основе анализа развития крупномасштабных атмосферных процессов.

Прогнозы погоды делятся на краткосрочные (от нескольких часов до 1-2 суток), долгосрочные малой заблаговременности (3-10 суток), долгосрочные большой заблаговременности (на месяц и более). Прогнозы погоды составляются для территорий (область, край, страна, акватории морей и т. п.), а также отдельных населённых пунктов, аэропортов, авиатрасс, автомобильных и железнодорожных магистралей и т. п.

Прогнозы погоды подразделяются на специализированные, предназначенные для различных отраслей хозяйства, и общего пользования - для населения. К первым относятся также предупреждения об опасных явлениях погоды (циклоны, грозы, туманы, метели, сильные ветры, пыльные бури, заморозки и др.), которые могут вызвать затруднения в работе отдельных отраслей хозяйства или причинить ущерб, а также угрожать безопасности населения. В краткосрочных прогнозах и предупреждениях ожидаемые условия погоды указываются более детально, чем в долгосрочных. Например, в прогнозах погоды для авиации сообщаются ожидаемые условия на высоте полёта самолёта (вид и количество облачности, направление и скорость ветра, температура воздуха, наличие таких опасных явлений, как болтанка, обледенение, грозовые разряды) и в аэропорту посадки (высота облачности и видимость, направление и скорость ветра, температура воздуха).

В долгосрочных прогнозах малой заблаговременности характер погоды на предстоящий период описывается в более общем виде: преобладание ясной или облачной погоды, возможность выпадения осадков, пределы дневных и ночных температур, резкие изменения погоды, основное направление и скорость ветра. Прогнозы погоды на месяц содержат знак и величину отклонения средней месячной температуры и осадков от нормы, а также указания периодов наиболее существенных изменений погоды: похолоданий и потеплений, переходов от сухой к ненастной погоде и т. п. Кроме месячных прогнозов в Российской Федерации существуют прогнозы погоды на так называемые естественные синоптические сезоны со средней продолжительностью каждого около двух месяцев, в этом случае даётся общая характеристика температуры и осадков.

Прогнозы погоды составляются методами синоптической метеорологии. С этой целью по данным наблюдений метеорологических и аэрологических станций готовят синоптические карты погоды для разных уровней атмосферы от земной поверхности до высоты 30 км. Широко используется также информация, получаемая с метеорологических спутников. Анализ этого материала позволяет выявить на картах погоды крупные атмосферные образования: воздушные массы, разделяющие их атмосферные фронты, циклоны и антициклоны и другие элементы, с движением и эволюцией которых связаны основные изменения погоды. Всё возрастающее применение находят численные методы, позволяющие решать на ЭВМ уравнения гидротермодинамики атмосферы и температуры на различных уровнях атмосферы, а также рассчитывать количества осадков на несколько суток вперед.

Все эти методы дают представление об общем фоне погоды, который детализируется прогнозистом для местных условий. В долгосрочных прогнозах погоды используются различного рода статистические связи между прошедшим и будущим развитием атмосферных процессов и состоянием погоды.

Точность всех прогнозов погоды в пределах периода, на который они составляются, убывает со временем. Основой для оценки практической пригодности какого-либо метода составления прогнозов погоды служит сравнение их удачности с удачностью инерционных прогнозов, предполагающих сохранение существующего характера погоды на период прогноза. В среднем из 100 краткосрочных прогнозов погоды или долгосрочных прогнозов малой заблаговременности оправдываются более 80 прогнозов. Основная причина наиболее крупных ошибок - неточности в расчётах барического поля, направления и скорости перемещения циклонов и атмосферных фронтов, а также их эволюции; эти ошибки обусловлены несовершенством применяемых методов, отсутствием достаточной информации с океанов и малонаселённых территорий, в особенности же из высоких слоёв атмосферы. Методы долгосрочных прогнозов погоды большой заблаговременности находятся ещё в состоянии разработки, а сами прогнозы не обладают нужным качеством. Достаточно точный долговременный прогноз погоды - одна из труднейших задач прикладной науки.

Синоптические карты - карты погоды, географические карты, на которые цифрами и условными знаками наносят данные одновременных наблюдений за погодой. Из многих видов синоптических карт, применяемых для прогнозирования погоды и изучения атмосферных процессов, наиболее важными и распространёнными являются приземные синоптические карты с данными метеорологических наблюдений, характеризующих погоду у поверхности земли, и высотные синоптические карты, на которые наносятся данные аэрологических наблюдений о распределении метеорологических элементов на определённых уровнях или в некоторых слоях свободной атмосферы.

В зависимости от назначения в качестве основы для синоптических карт используют бланковые карты различных масштабов и проекций. В службе погоды Российской Федерации наиболее употребительны масштабы 1: 30 000 000 для синоптических карт Северного и Южного полушарий, 1:15 000 000 для территории РФ, сопредельных стран и омывающих частей океанов, 1: 5 000 000 и 1: 2 500 000 для частей территории страны.

Сведения каждой метеорологической станции о погоде наносят на синоптические карты по установленным схемам, обязательным для всех учреждений службы погоды.

Служба погоды - система обеспечения различных отраслей хозяйства и населения информацией о фактическом состоянии погоды и прогнозами погоды. Существует в большинстве стран мира и осуществляется гидрометеорологической и метеорологической службой государств. Служба погоды возникла впервые во Франции и Великобритании в 50-х гг., в нашей стране - в 70-х гг. XIX в. В России она опирается на регулярно поступающую информацию о состоянии погоды с метеорологических и аэрологических станций внутри страны, на аналогичную информацию, получаемую по радио и проводным каналам связи из-за рубежа, а также на наблюдения метеорологических спутников, радиолокаторов и самолётов. Эта информация наносится на карты погоды, по которым составляются прогнозы погоды. Крупные прогностические центры в этих целях оснащены ЭВМ. Информация о текущем состоянии погоды, прогнозы погоды и специальные предупреждения о неблагоприятных явлениях погоды передаются заинтересованным организациям, распространяются по радио, телевидению и через печать для населения. Центральный орган службы погоды - Гидрометеорологический научно-исследовательский центр РФ; в союзных и автономных республиках, краях и областях функции службы погоды выполняются региональными гидрометеорологическими центрами (в Новосибирске и Хабаровске), бюро погоды, гидрометеорологическими бюро и обсерваториями; специализированные органы службы погоды имеются также в аэропортах, в морских портах, на крупных водохранилищах и пр.

Служба погоды также обеспечивает население сведениями о фактическом и ожидаемом урожаях сельскохозяйственных культур, состояниях водных объектов суши (рек, озёр, водохранилищ) и морей.

В связи с таким расширением обслуживания иногда применяется более общий термин - служба прогнозов.

В целях расширения международного сотрудничества и повышения эффективности национальной службы погоды V метеорологический конгресс Всемирной метеорологической организации в 1967 г. утвердил план создания более совершенной системы сбора и распространения метеорологической информации в планетарном масштабе, а также её использования для прогнозирования погоды.

Всемирная служба погоды - система, состоящая из трёх мировых и более двадцати региональных метеорологических центров, соединённых между собой каналами быстродействующей связи. Мировые центры находятся в Москве (Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации), Вашингтоне и Мельбурне. Основная цель всемирной службы погоды - централизовать сбор и обработку сведений о состоянии погоды на земном шаре для улучшения и облегчения работы национальных метеорологических служб. Мировые и региональные центры распространяют готовые карты и сводки текущей и будущей погоды и состояния океанов, которые используются национальными и местными метеорологическими службами. Сбор, обработка и обмен информацией по каналам связи автоматизированы. Всемирная служба погоды опирается на глобальную систему наблюдений, включающую различные виды наземных станций и метеорологические спутники.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>