Кліматична норма температури повітря. Помірні кліматичні пояси

Клімат - багаторічний режим погоди, характерний для даної місцевості в силу її географічного положення.

Клімат - статистичний ансамбль станів, через який проходить система: гідросфера → літосфера → атмосфера за кілька десятиліть. Під кліматом прийнято розуміти усереднене значення погоди за тривалий проміжок часу (порядку декількох десятиліть) тобто клімат - це середня погода. Таким чином, погода - це миттєве стан деяких характеристик (температура, вологість, атмосферний тиск). Відхилення погоди від кліматичної норми не може розглядатися як зміна клімату, наприклад, дуже холодна зима не говорить про похолодання клімату. Для виявлення змін клімату потрібен значимий тренд характеристик атмосфери за тривалий період часу порядку десятка років. Основними глобальними геофізичними циклічними процесами, що формують кліматичні умови на Землі, є теплооборот, влагооборот і загальна циркуляція атмосфери.

Крім загального поняття «клімат» існують такі поняття:

• клімат вільної атмосфери - вивчається Аерокліматологія.
• мікроклімат
• Макрокліматом - клімат територій планетарного масштабу.
• Клімат приземного шару повітря
• місцевий клімат
• клімат грунту
• фітоклімат - клімат рослин
• міський клімат

Клімат вивчається наукою кліматологією. Зміни клімату в минулому вивчає палеокліматологія.

Крім Землі, поняття «клімат» може ставитися до інших небесних тіл (планет, їх супутників і астероїдів), які мають атмосферу.

Кліматичні пояси і типи клімату

Кліматичні пояси і типи клімату істотно змінюються за широтою, починаючи від екваторіальної зони і закінчуючи полярною, але кліматичні пояси є не єдиним фактором, також важливий вплив робить близькість моря, система циркуляції атмосфери і висота над рівнем моря.

У Росії і на території колишнього СРСР використовувалася класифікація типів клімату, створена в 1956 році відомим радянським кліматологом Б. П. Алісова. Ця класифікація враховує особливості циркуляції атмосфери. Відповідно до цієї класифікації виділяється по чотири основних кліматичних пояси на кожне півкуля Землі: екваторіальний, тропічний, помірний і полярний (в північній півкулі - арктичний, в південній півкулі - антарктичний). Між основними зонами знаходяться перехідні пояса - субекваторіальний пояс, субтропічний, субполярний (субарктичний і субантарктичний). У цих кліматичних поясах, відповідно до переважної циркуляцією повітряних мас, можна виділити чотири типи клімату: материковий, океанічний, клімат західних і клімат східних берегів.

екваторіальний пояс

Екваторіальний клімат - клімат, де вітру слабкі, коливання температур невеликі (24-28 ° С на рівні моря), а опади дуже рясні (від 1,5 тис. До 5 тис. Мм в рік) і випадають рівномірно протягом усього року.

субекваторіальний пояс

• Тропічний мусонний клімат - тут влітку замість східного пассатного перенесення між тропіками і екватором виникає західне перенесення повітря (літній мусон), що приносить велику частину опадів. В середньому їх випадає майже стільки ж, скільки і в екваторіальному кліматі. На звернених до літнього мусону схилах гір, випадають опади, найбільші для відповідних районів, найтепліший місяць як правило буває безпосередньо перед настанням літнього мусону. Характерний для деяких районів тропіків (Екваторіальна Африка, Південна і Південно-Східна Азія, Північна Австралія). У Східній Африці і на Південно-Заході Азії спостерігаються і найвищі середні річні температури на Землі (30-32 ° С).
• Мусонний клімат на тропічних плато

тропічний пояс

• Тропічний сухий клімат
• Тропічний вологий клімат

субтропічний пояс

• середземноморський клімат
• Субтропічний континентальний клімат
• Субтропічний мусонний клімат
• Клімат високих субтропічних нагорій
• Субтропічний клімат океанів

помірний пояс

• Помірний морський клімат
• Помірно-континентальний клімат
• Помірний континентальний клімат
• Помірний різко континентальний клімат
• Помірний мусонний клімат

Субполярний пояс

• субарктичний клімат
• субантарктичний клімат

Полярний пояс: Полярний клімат

• Арктичний клімат
• антарктичний клімат

У світі широко поширена класифікація кліматів, запропонована російським ученим В. Кеппен (1846-1940). В її основі лежать режим температури і ступінь зволоження. Відповідно до цієї класифікації виділяється вісім кліматичних поясів з одинадцятьма типами клімату. Кожен тип має точні параметри значень температури, кількості зимових і літніх опадів.

Також в кліматології використовуються такі поняття, пов'язані з характеристикою клімату:

• Континентальний клімат - «клімат, який формується під впливом на атмосферу великих масивів суші; поширений у внутрішніх областях материків. Для нього характерні великі добова і річна амплітуди температури повітря. »
• Морський клімат - «клімат, який формується під впливом на атмосферу океанічних просторів. Найбільш різко виражений над океанами, але поширюється і на райони материків, що піддаються частим впливам морських повітряних мас. »
• Гірські клімат - «кліматичні умови в гірських місцевостях». Основною причиною відмінностей клімату гір від клімату рівнин є збільшення висоти над рівнем моря. Крім цього, важливі особливості створюються характером рельєфу місцевості (ступенем розчленування, відносною висотою і напрямком гірських хребтів, експозицією схилів, шириною і орієнтуванням долин), свій вплив надають льодовики і фірнові поля. Розрізняють власне гірський клімат на висотах менш 3000-4000 м і високогірний клімат на великих висотах.
• Аридний клімат - «клімат пустель і напівпустель». Тут спостерігаються великі добова і річна амплітуди температури повітря; майже повна відсутність або незначна кількість опадів (100-150 мм на рік). Отримана волога дуже швидко випаровується. »
• Гумідних клімат - клімат з надлишковим зволоженням, при якому сонячне тепло надходить в кількостях, недостатніх для випаровування всієї вологи, що надходить у вигляді опадів.
• Нівальний клімат - «клімат, де твердих опадів випадає більше, ніж може розтанути і випаруватися.» В результаті утворюються льодовики і зберігаються снежники.
• Солярний клімат (радіаційний клімат) - розраховується теоретично надходження і розподіл по земній кулі сонячної радіації (без урахування місцевих климатообразующих факторів.
• Мусонний клімат - клімат, при якому причиною зміни пір року є зміна напрямку муссона.Как правило, при Мусон кліматі буває рясне опадами літо і дуже суха зима. Тільки в східній частині Середземномор'я, де літній напрямок мусонів - з суші, а зимовий - з моря, основна кількість опадів випадає взимку.
• пасатний клімат

Коротка характеристика кліматів Росії:

• Арктичний: t січня -24 ... -30, t літа + 2 ... + 5. Опади - 200-300 мм.
• Субарктичний: (до 60 градуса пн.ш.). t літа + 4 ... + 12. Опади 200-400 мм.
• Помірно континентальний: t січня -4 ... -20, t липня + 12 ... + 24. Опади 500-800 мм.
• Континентальний клімат: t січня -15 ... -25, t липня + 15 ... + 26. Опади 200-600 мм.
• Різко континентальний: t січня -25 ... -45, t липня + 16 ... + 20. Опади - більше 500 мм.
• Мусонний: t січня -15 ... -30, t липня + 10 ... + 20. Опади 600-800. мм

методи вивчення

Для виявлення особливостей клімату, як типових, так і рідко можна побачити, необхідні багаторічні ряди метеорологічних спостережень. У помірних широтах використовуються 25-50-річні ряди; в тропіках їх тривалість може бути менше.

Кліматичні характеристики являють собою статистичні висновки з багаторічних рядів спостережень за погодою, перш за все над наступними основними метеорологічними елементами: атмосферним тиском, швидкістю і напрямом вітру, температурою і вологістю повітря, хмарністю і атмосферними опадами. Враховують також тривалість сонячної радіації, дальність видимості, температуру верхніх шарів грунту і водойм, випаровування води з земної поверхні в атмосферу, висоту і стан снігового покриву, різні атмосферні явища і наземні гідрометеори (росу, ожеледь, тумани, грози, хуртовини та ін.) . У XX столітті в число кліматичних показників увійшли характеристики елементів теплового балансу земної поверхні, таких, як сумарна сонячна радіація, радіаційний баланс, величини теплообміну між земною поверхнею і атмосферою, витрати тепла на випаровування.

Багаторічні середні значення метеорологічних елементів (річні, сезонні, місячні, добові і т. Д.), Їх суми, повторюваності та інші носять назву кліматичних норм; відповідні величини для окремих днів, місяців, років і інше розглядаються як відхилення від цих норм. Для характеристики клімату застосовуються також комплексні показники, тобто функції декількох елементів: різні коефіцієнти, фактори, індекси (наприклад, континентальності, посушливості, зволоження) і ін.

Спеціальні показники клімату застосовуються в прикладних галузях кліматології (наприклад, суми температур вегетаційного періоду в агрокліматології, ефективні температури в біокліматології і технічної кліматології, градусо-дні в розрахунках опалювальних систем та ін.).

Для оцінок майбутніх змін клімату застосовують моделі загальної циркуляції атмосфери.

климатообразующие чинники

Клімат планети залежить від цілого комплексу зовнішніх і внутрішніх факторів. Більшість зовнішніх факторів впливають на сумарну кількість сонячної радіації, що отримується планетою, а також її розподіл за сезонами, півкулях і контенентам.

Зовнішні чинники

Параметри земної орбіти і осі

• Відстань між Землею і Сонцем - визначає кількість сонячної енергії, одержуваної Землею.
• Нахил осі обертання Землі до площини орбіти - визначає сезонні зміни.
• Ексцентриситет орбіти Землі - впливає на розподіл тепла між Північним і Південним півкулею, а також на сезонні зміни.

Цикли Миланковича - в ході своєї історії планета Земля досить регулярно змінює ексцентриситет своєї орбіти, а також напрямок і кут нахилу своєї осі. Ці зміни прийнято називати «цикли Миланковича». Розрізняють 4 циклу Миланковича:

• Прецессия - поворот земної осі під впливом тяжіння Місяця, а також (меншою мірою) Сонця. Як з'ясував Ньютон в своїх «Засадах», декомпозиція Землі біля полюсів призводить до того, що тяжіння зовнішніх тел повертає земну вісь, яка описує конус з періодом (за сучасними даними) приблизно 25 776 років, в результаті якого змінюється сезонна амплітуда інтенсивності сонячного потоку на північній і південній півкулях Землі;
• Нутація - долгопериодические (так звані вікові) коливання кута нахилу земної осі до площини її орбіти з періодом близько 41 000 років;
• Довгоперіодичні коливання ексцентриситету орбіти Землі з періодом близько 93 000 років.
• Переміщення перигелію орбіти Землі і висхідного вузла орбіти з періодом відповідно 10 і 26 тисяч років.

Оскільки описані ефекти є періодичними з некратними періодом, регулярно виникають досить тривалі епохи, коли вони надають кумулятивний вплив, посилюючи один одного. Цикли Миланковича зазвичай використовуються для пояснення кліматичного оптимуму голоцену;

• Сонячна активність з 11-річними, віковими і тисячолітніми циклами;
• Різниця кута падіння сонячних променів на різних широтах, що впливає на ступінь прогрівання поверхні і отже, повітря;
• Швидкість обертання Землі практично не змінюється, є постійно діючим фактором. Завдяки обертанню Землі існують пасати і мусони, а також утворюються циклони.
• Падіння астероїдів;
• Припливи і відливи викликані дією місяця.

внутрішні чинники

• Конфігурація і взаємне розташування океанів і континентів - поява континенту в полярних широтах може привести до покривному заледенінню, і вилученню значної кількості води з щоденного кругообігу, також освіту суперконтинентів Пангей завжди супроводжувався загальною аридизацією клімату, нерідко на тлі заледеніння, також розташування континентів дуже впливає на систему океанських течій;
• Виверження вулканів здатні викликати короткочасне зміна клімату, аж до вулканічної зими;
• Альбедо земної атмосфери і поверхні впливає на кількість відбитих сонячних променів;
• Повітряні маси (в залежності від властивостей повітряних мас визначається сезонність випадання опадів і стану тропосфери);
• Вплив океанів і морів (якщо місцевість віддалена від морів і океанів, то збільшується континентальність клімату. Наявність поруч океанів пом'якшує клімат місцевості, виняток - наявність холодних течій);
• Характер підстилаючої поверхні (рельєф, особливості ландшафту, наявність і стан льодових покривів);
• Діяльність людини (спалювання палива, викид різних газів, селькохозяйственние діяльність, знищення лісів, урбанізація);
• Теплові потоки планети.

циркуляція атмосфери

Загальна циркуляція атмосфери - сукупність великомасштабних повітряних течій над земною поверхнею. У тропосфері до них відносять пасати, мусони, а так само переноси повітряних мас, пов'язані з циклонами і антициклонами. Циркуляція атмосфери існує через нерівномірний розподіл атмосферного тиску , Викликаного тим, що на різних широтах Землі її поверхню по різному прогрівається сонцем і земна поверхня має різні фізичними властивості, особливо з-за її поділу на сушу і море. В результаті обміну теплом між земною поверхнею і атмосферою через нерівномірний розподіл тепла, існує постійна циркуляція атмосфери. Енергія циркуляції атмосфери постійно витрачається на тертя, але безперервно поповнюється за рахунок сонячного випромінювання. У найбільш прогріваються місцях нагріте повітря має меншу щільність і піднімається вгору, таким чином утворюється зона зниженого атмосферного тиску. Аналогічним чином утворюється зона підвищеного тиску в більш холодних місцях. Рух повітря відбувається із зони високого атмосферного тиску в зону низького атмосферного тиску. Тому що чим ближче до екватора і далі від полюсів розташована місцевість, тим краще вона прогрівається, в нижніх шарах атмосфери існує переважна рух повітря від полюсів до екватора. Однак, Земля також обертається навколо своєї осі, тому на рухомий повітря діє сила Коріоліса і відхиляє цей рух на захід. У верхніх шарах тропосфери утворюється зворотний рух повітряних мас: від екватора до полюсів. Його коріолісова сила постійно відхиляє на схід, і чим далі, тим більше. І в районах близько 30 градусів північної і південної широти рух стає спрямованим із заходу на схід паралельно екватору. В результаті потрапив в ці широти повітрю нікуди діватися на такій висоті, і він опускається вниз до землі. Тут утворюється область найбільш високого тиску. Таким чином утворюються пасати - постійні вітри, що дмуть у напрямку до екватора і на захід, і так як загортати сила діє постійно, при наближенні до екватора пасати дмуть майже паралельно йому. Повітряні течії верхніх шарів, спрямовані від екватора до тропіків, що називається антипасат. Пассат і антіпассати як би утворюють повітряне колесо, по якому підтримується безперервний круговорот повітря між екватором і тропіками. Протягом року ця зона зміщується від екватора в більш нагріте літній півкуля. В результаті в деяких місцях, особливо в басейні Індійського океану, де основний напрямок перенесення повітря взимку - із заходу на схід, влітку воно замінюється протилежним. Такі переноси повітря називаються тропічними мусонами. Циклонічна діяльність пов'язує зону тропічної циркуляції з циркуляцією в помірних широтах і між ними відбувається обмін теплим і холодним повітрям. В результаті междушіротного обміну повітрям відбувається перенесення тепла з низьких широт у високі і холоду з високих широт в низькі, що призводить до збереження теплового рівноваги на Землі.

Насправді циркуляція атмосфери безперервно змінюється, як з-за сезонних змін у розподілі тепла на земній поверхні і в атмосфері, так і з-за освіти і переміщення в атмосфері циклонів і антициклонів. Циклони і антициклони переміщаються в загальному по напрямку на схід, при цьому циклони відхиляються в сторону полюсів, а антициклони - в сторону від полюсів.

Таким чином утворюються:

зони підвищеного тиску:

• по обидві сторони від екватора на широтах близько 35 градусів;
• в районі полюсів на широтах вище 65 градусів.

зони зниженого тиску:

• екваторіальна депресія - уздовж екватора;
• субполярні депресії - в субполярних широтах.

Цьому розподілу тиску відповідають західний перенос в помірних широтах і східний перенос в тропічних і високих широтах. У Південній півкулі, зональність циркуляції атмосфери виражена краще, ніж в Північному, так як там в основному океани. Вітер в пасатах змінюється слабо і ці зміни мало змінюють характер циркуляції. Але іноді (в середньому близько 80 разів на рік) в деяких районах внутрішньотропічної зони конвергенції ( «проміжна зона зразкової ширини в кілька сотень км між пасатами Північної і Південної півкуль»), розвиваються сильні вихори - циклони тропічні (тропічні урагани), які різко, навіть катастрофічно, змінюють усталений режим циркуляції і погоду на своєму шляху в тропіках, а іноді навіть за їх межами. У внетропических широтах циклони менш інтенсивні, ніж тропічні. Розвиток і проходження циклонів і антициклонів - явище повсякденне. Меридіональні складові циркуляції атмосфери, пов'язані з циклонічної діяльністю в позатропічних широтах, швидко і часто змінюються. Однак буває, що протягом декількох діб і іноді навіть тижнів обширні і високі циклони і антициклони майже не змінюють своє положення. Тоді відбуваються протилежно спрямовані тривалі меридіональні переноси повітря, іноді у всій товщі тропосфери, які поширюються над великими площами і навіть над всією півкулею. Тому в позатропічних широтах розрізняють два основних типи циркуляції над півкулею або великим його сектором: зональний, з переважанням зонального, найчастіше західного переносу, і меридіональний, з суміжними переносами повітря у напрямку до низьких і високих широт. Меридіональний тип циркуляції здійснює значно більший междушіротний перенесення тепла, ніж зональний.

Циркуляція атмосфери також забезпечує розподіл вологи як між кліматичними поясами, так і всередині них. Велика кількість опадів в екваторіальному поясі забезпечується не тільки власним високим випаровуванням, а й перенесенням вологи (завдяки загальної циркуляції атмосфери) з тропічних і субекваторіальних поясів. У субекваторіальному поясі циркуляція атмосфери забезпечує зміну сезонів. Коли мусон дме з моря, йдуть рясні дощі. Коли мусон дме з боку посушливої \u200b\u200bсуші, настає сезон посухи. Тропічний пояс суші, ніж екваторіальний і субекваторіальний, так як загальна циркуляція атмосфери переносить вологу до екватора. Крім того, переважають вітри зі сходу на захід, тому завдяки волозі, іспарённой з поверхні морів і океанів, в східних частинах материків випадає досить багато дощів. Далі на захід дощів не вистачає, клімат стає арідним. Так утворюються цілі пояса пустель, таких як Сахара або пустелі Австралії.

Клімат Москви обумовлений її географічним положенням в помірних широтах Евразіатского материка і характеризується як помірно-континентальний. [...]

Таким чином клімат Москви схильний до впливу суші і океану. Вплив загальної циркуляції атмосфери помірних широт проявляється в значній повторюваності південно-запалной і західних вітрів протягом більшої частини року. Его особливо важливо в холодний період, коли температурні контрасти між сушею і океаном особливо великі. [...]

Основними кліматоутворюючими факторами є: сонячна радіація, атмосферна циркуляція і характер підстильної поверхні. [...]

ВДНХ) і від -10,1 до -103 ° С - в районах, віддалених від центру (метеостанції Лосіноостровская, ім. Міхельсона) і в найближчому передмісті (метеостанції Леніно-Дачне, Немчинівка, Підмосковна). Незважаючи на значне збільшення сонячної радіації в лютому, його середньомісячна температура всього на 1,1-1,6 ° С вище січневої в місті і на 0,4-1,0 ° С в найближчому передмісті. Підйому температури в кінці зими-початку весни перешкоджають витрати тепла на танення снігового покриву та часта адвекція холодних повітряних мас. Після сходу снігового покриву навесні відбувається інтенсивне зростання температури (інтенсивніше, ніж її падіння восени). На початку квітня середньодобова температура повітря в Москві стає позитивною. У наступні місяці температура продовжує підвищуватися. Найтеплішим місяцем в Москві є липень (18Д-193 ° С). У серпні починається падіння температури, і в середньому на початку листопада вона переходить через 0 до від'ємних показників. [...]

Тумани в Москві спостерігаються протягом всього року. Число днів з туманами в середньому за рік становить 17-28. Мінімум в річному ході туманів припадає на липень (середня кількість днів з туманом 3 - 9), а максимум на жовтень січень (середня кількість днів з туманом 11 - 21). Загальна тривалість туманів на рік 141 - 149 ч. У Москві спостерігаються в основному фронтальні або радіаційні тумани, на частку адвектівних туманів припадає 13,5% випадків. Фронтальні тумани в Москві бувають частіше, ніж в її околицях, через більшого забруднення міського повітря. Західний перенос, що переважає в холодний період року і обумовлений загальною циркуляцією атмосфери, проявляється в режимі вітру. У цей період в Москві і Підмосков'ї збільшується циклонічна діяльність, переважають хто-західних, західні, південні вітри. При південно-західних і південних вітрах часто спостерігаються відлиги. Рідше в холодний період бувають вітри північно-західного, північно-східного і східного напрямів (рис. 1.1). [...]

З квітня - травня, коли збільшується повторюваність північно-західних і північних вітрів, переважний напрямок вітру виражено слабо. Найменша швидкість вітру спостерігається в безградіентних розмитих полях, а найбільша - в тилу і теплих секторах циклонів (рис. 12). [...]

Особливу увагу слід звернути на повторюваність найбільш несприятливих з точки зору загрязнет « метеорологічних умов, Таких, як повторюваність і потужність інверсій, штилів, застоїв повітря. [...]

У добовому ході повторюваність приземних інверсій у землі при швидкості вітру 0-1 м / с (застій повітря) велика влітку в нічні і вечірні (24-35%) годинник. [...]

У літню пору днем \u200b\u200bтакі умови практично відсутні, а взимку можуть спостерігатися в 4% випадків. Через зменшення тривалості дня взимку збільшується повторюваність застоїв повітря в ранкові години (до 12%). [...]

Малюнки до даної главе: