Факторы, влияющие на климат местности

Что называется климатом? Климат — слово греческое. По-русски оно значит «наклонение». Древние греки полагали, что климат любой территории зависит исключительно от ее географической широты или, другими словами, от высоты Солнца над горизонтом (т. е. от наклона лучей Солнца) и продолжительности освещения. В настоящее время нам известно, что метеорологические процессы и климат зависят не только от высоты Солнца и продолжительности освещения, но также и от ряда других причин, составляющих целый комплекс физико-географических условий, в частности от характера подстилающей поверхности, отраспределения суши и воды, от рельефа и др. Влияние на климат физико-географических условий местности очень сложно, и нельзя сказать, чтобы оно было достаточно ясным и окончательно установленным. До сего времени нет и единого, всеми принятого определения климата. По мнению одних авторов, «под климатом следует понимать среднее состояние разных метеорологических явлений (или атмосферных процессов, или особенностей воздушных масс), поскольку это среднее состояние сказывается на жизни растений, животных и человека, а также на типе почвенного покрова». По мнению других, «климатом данной местности называется характерный для нее в многолетнем разрезе режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером подстилающей поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы». Первое определение климата проще, но в нем нет должной полноты. Ведь климат, помимо почв, растений, животных и человека, влияет еще на реки, озера, болота и формы земной поверхности. Второе определение полнее в отношении факторов, обусловливающих климат местности, но оно менее четко в смысле характеристики самого климата.

Понятие климата можно было бы определить и так: закономерные процессы в годовом ходе погоды, наблюдаемые в данном месте на протяжении многих лет и зависящие от подстилающей поверхности, называют климатом данного места.

Основными факторами, определяющими климат местности, являются: географическая широта (солнечная радиация), удаленность территории от морей и океанов, рельеф местности и прилежащих пространств, характер подстилающей поверхности, свойства господствующих воздушных масс и циркуляция атмосферы. Некоторое влияние на климат местности оказывает и человек, изменяя в процессе хозяйственной деятельности характер подстилающей поверхности (вырубка лесов, уничтожение кустарников, распашка земель, создание водохранилищ, строительство городов и т. д.).

В любой местности бывают разные погоды, которые сменяют друг друга в течение года. При этом погода одного года никогда не повторяет точно погоду предыдущих лет. Например, март этого года может быть несколько теплее и менее дождливым, чем март прошлого года. Но, несмотря на отклонение, погода каждый год повторяется в общих чертах. Так проявляется многолетний режим погоды - "порядок" ее изменения в течение года.

Если погоду можно описать, наблюдая за ней в течение суток или месяца, то охарактеризовать климат местности можно, имея сведения о погоде за долгое время - десятки лет. Для этого необходимо обобщить многолетние наблюдения за температурой, давлением, влажностью воздуха и другими элементами погоды. Обычно в характеристику включают и сведения о высших и низкие температуры, наибольшее и наименьшее количество осадков за все время наблюдений.

Особенности климата местности зависят от многих условий.

От географической широты зависит угол падения солнечных лучей и, соответственно, количество солнечной энергии, которую получает земная поверхность. Eгол падения лучей уменьшается с удалением от экватора. Чем меньше угол падения, тем меньше нагревается поверхность, а от нее и воздуха, тем холоднее будет климат. На экваторе солнечные лучи в течение всего года падают полдень на земную поверхность почти отвесно (под углом 90⁰). Поэтому температура воздуха там высокая (более 20 ⁰С) и климат соответственно жаркий. С удалением от экватора лучи падают с некоторым наклоном – угол их падения становится меньше. Они меньше нагревают сушу и море. Вследствие этого меньше нагревается воздух, и климат становится холоднее - умеренным. В полярных районах солнечные лучи падают под таким малым углом, будто скользят по поверхности, а потому нагревают ее слабо. Поэтому зимой там холодные, суровые, а лето короткое и прохладное. Кроме того, льды и снег, которые распространены на больших пространствах, отражающих солнечные лучи. Климат в этих районах очень холодный. Итак, в результате распределения солнечного тепла с различными широтными зонами климат меняется экватора к полюсам, т.е. зонально.

Климат местности зависит от удаленности от океанов и морей. На одной и той же широте, несмотря на получение равенстве солнечной энергии, местность имеет различные температуры воздуха и количество осадков, а следовательно, разный климат. Это объясняется влиянием океанов и морей. Зимой воздух над океаном теплее, чем над сушей. С удалением от океана влияние теплых морских воздушных масс слабеет, поэтому зима остывает. В глубине материка их влияние почти не ощутим. Летом же сушу теплее океан, поэтому в приморских районах лето прохладнее, чем в удаленных от океана районах.

Климат океанов, островов, западных побережий материков в умеренных широтах с прохладным летом и теплой зимой (амплитуда колебаний температуры воздуха невелика), большим количеством осадков, выпадающих целый год, называют морским.

Например, на климат Европы в умеренных широтах большое влияние оказывает Атлантический океан, из которого постоянно с западными ветрами поступают воздушные массы. С удалением от океанов вглубь континентов чаще бывает безоблачная солнечная погода. Лето становится жарким, а зима морозной (увеличивается амплитуда колебания температуры), меньше выпадает осадков (влажные воздушные массы не доходят). Такой климат называют континентальным.

Различают климаты умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный. На побережьях морей и океанов, где господствуют ветры муссоны, которые делают лето влажным, прохладным, а зиму - cухой, сформировался муссонный климат.

На климат местности влияет высота над уровнем моря. C поднятием в горы температура воздуха снижается. Поэтому на одной и той же широте холоднее будет климат в горах, по сравнению с равнинами. Например, в Африке в экваториальных широтах, где жаркий и влажный климат, высится гора Килиманджаро, на вершине которой течение всего года лежит снег.

Для формирования климата местности имеет значение и рельеф. Он влияет на перемещения воздушных масс: способствует или препятствует их продвижению. Над крупными равнинами воздушные массы свободно распространяются на тысячи километров. Например, на пространствах Русской равнины ничто не препятствует свободному перемещению по севера холодных арктических воздушных масс. Дыхание Арктики ощутимое целое Украина. Зато горы становятся препятствием на пути воздушных масс. Например, Гималаи гигантской стеной заслоняют дорогу влажным воздушным массам, что поступают из Индийского океана, и не дают продвигаться на север. Поднимаясь склонами гор, воздух охлаждается и из него выпадают осадки. Поэтому у подножия и на южных наветренных склонах климат жаркий и очень влажный (более 10 000 мм осадков в год). А дальше на север климат становится холодным и сухим (200 мм осадков в год).

Океанические течения через воздушные массы влияют на климат побережий. Климат побережий, омываются теплыми течениями, теплее и мягче, чем в внутренних районах, расположенных на тех же широтах. Побережья, омываются холодными течениями, наоборот, имеют холодный и сухой климат. Примером может служить климат Скандинавского полуострова, на который осуществляет отеплювальний влияние тепла Североатлантический течение. На полуострове растут хвойные леса. Зато большая часть острова Гренландия, лежащий примерно на тех же широтах, круглогодично покрыта льдом. Холодные течения кроме того усиливают сухость климата. Они охлаждают нижние слои воздуха и оно, как известно, становится более плотным и тяжелым, не поднимается и не создает облака и осадки. От теплых течений воздух нагревается и увлажняется. С поднятием вверх оно становится перенасыщенным, образуются облака, выпадают осадки.

Следовательно, вся земная поверхность взаимодействует с атмосферой через обмен теплом и влагой. И их количество может сильно различаться от характера земной поверхности.

Климатические пояса (зоны). Шарообразная форма Земли, а также ее суточное и годовое движение, как уже говорилось в свое время, приводят к неравномерному распределению лучистой энергии Солнца по земной поверхности. Последнее позволило выделить на Земле пять основных поясов: жаркий, два умеренных и два холодных (см. климатическую карту мира).

Но, кроме неравномерности в распределении солнечного тепла по шаровой поверхности Земли, существует еще хорошо знакомая нам общая циркуляция атмосферы, которая значительно усложняет дело. Так, например, в зоне, примыкающей к экватору (от 3 до 10° северной и южной широты), где господствуют восходящие токи воздуха, располагается самый богатый дождями пояс. В областях же распространения пассатов и поясах повышенного барометрического давления (где господствуют нисходящие воздушные токи) мы имеем территории, бедные дождями.

Таким образом, в пределах одной зоны жаркого климата в каждом полушарии необходимо выделить уже два пояса: экваториальный — богатый дождями, и тропический — бедный дождями. Точно так же и в пределах зоны умеренного климата в обоих полушариях приходится выделять субтропический — более теплый, но в то же время бедный осадками, и умеренный — более прохладный, но богатый осадками.

Холодная зона также неоднородна. Очень обстоятельные изучения Арктики, произведенные советскими учеными, привели к необходимости разделить эту зону на два пояса: субарктический и арктический. Граница между этими поясами проводится приблизительно по 73-й параллели. Субарктический пояс — это преимущественно пояс тундр. Здесь средняя температура самого теплого месяца выше 5°, но ниже 10°. Арктический пояс наиболее холоден. Средняя температура самого теплого месяца здесь не превышает 5°, а температуры много ниже 0° наблюдаются в любые летние месяцы. Можно сказать, что арктический пояс является царством снегов и льдов.

Итак, вместо пяти климатических поясов на Земле приходится выделять 11 поясов, а именно: один экваториальный, два тропических, два субтропических, два умеренных, два субарктических и два арктических. Понятно, что сколько-нибудь резких границ между этими поясами не существует, особенно если принять во внимание годовое движение Земли, обусловливающее времена года.

Климаты морские и континентальные. В каждом климатическом поясе в зависимости от наличия суши или моря мы наблюдаем прежде всего значительные различия в температурном режиме, в распределении давлений, осадков и других климатических факторов. Так, например, в северном полушарии на одной и той же 60-й параллели в районе Атлантического океана средняя температура января 0°, в Ленинграде она уже —8°, в Приуралье —14°, на Енисее —30°, а на Лене —40°. То же самое в отношении осадков. В прибрежных районах Норвегии на той же 60-й параллели их выпадает свыше 1 тыс. мм, в Европейской части СССР — около 500, а в Восточной Сибири — около 300. Не меньшая разница наблюдается в амплитудах температур и давлений, в характере и времени выпадения осадков. Резкое различие в свойствах морских и континентальных воздушных масс нами также не раз отмечалось. Все это делает понятным деление климатов на морские и континентальные.

Для морских климатов характерны прежде всего малые суточные и годовые амплитуды температуры воздуха. Суточные амплитуды над океанами в тропических странах обычно не превышают 1°,5 в умеренных 2 и холодных 1°. Суточные же амплитуды температуры воздуха при условиях континентального климата достигают 10—12, а в отдельных случаях (в пустынях) до 20—30 и более градусов. Годовые амплитуды температуры воздуха над океанами обычно не превышают в жарком поясе 2—3°, в умеренном 5—10°, тогда как в условиях континентального климата они достигают 30—40°, а в отдельных случаях 60—80° и более. Влажность и облачность для морских климатов в летнее время значительно выше, чем в условиях континентального климата. Туманы на суше чаще всего бывают зимой и осенью, а на море летом и весной. Количество осадков в условиях морского климата также значительно больше, хотя здесь возможны и исключения, связанные с наличием сухих ветров и рядом других причин. (Так, на северных берегах Черного моря осадков выпадает менее 400 мм, а в, глубь страны к северу количество их повышается до 500 мм и более.)

Значительное различие наблюдается и в ветрах. Над морем благодаря отсутствию неровностей при прочих равных условиях скорости ветра больше. Кроме того, в прибрежных районах существуют бризы и муссоны.

Огромное влияние морских течений на климат общеизвестно. Достаточно вспомнить, например, роль Гольфстрима и его влияние на климат северо-западной Европы. Мягкость зим Британских островов, Норвегии и Мурманского побережья обусловлена влиянием именно этого течения. Понятно, что влияние морских течений гораздо больше сказывается в прибрежных странах, т. е. в условиях морских климатов.

Муссонный климат. Влияние муссонов на климат нами отмечалось. Особенно заметно влияние муссонов в пассатной и субтропической зоне, где благодаря летним муссонам годовое количество осадков превышает 1 тыс. мм, тогда как в других районах оно менее 200 и даже 100 мм. Кроме того, здесь особенно резко выступает разница осадков в зимние и летние периоды. Все это вместе взятое дает основание выделять области муссонного климата.

Влияние рельефа на климат. Огромное влияние на климат оказывают крупные формы рельефа. Они прежде всего служат механическим препятствием для ветров и вторжений тех или других воздушных масс. В тех случаях, когда воздушным течениям удается перевалить через горы, они теряют значительную часть своих запасов влаги (на склоне гор, обращенных в сторону ветров) и приобретают совершенно другой характер. Поэтому горы обычно являются границами климатических областей. Кроме того, горы создают внутри себя свой особый горный климат, резко отличающийся от всех других климатов. Правильнее говоря, в горах создается не один, а много различных климатов. Достаточно вспомнить Кавказ с различными климатическими условиями северного и южного склона, Рионской и Куро-Араксинской низменностями, Малым Кавказом, Армянским нагорьем и др. Кроме того, во всех горах мы имеем ясно выраженную вертикальную климатическую зональность, которая особенно резко проявляется в растительном и почвенном покрове (от лесов до тундр и вечных снегов и льдов).

Классификация климатов. Из всего, что было сказано, ясно одно, что климатов на Земле очень много и что границ между климатическими поясами и областями нельзя наметить точно. Все это вместе взятое делает понятным, почему единой общепринятой классификации климатических поясов пока еще не существует. Наиболее же распространенными классификациями у нас являются классификации В. Кеппена, Л. С. Берга и Б. П. Алисова. В. Кеппен, учитывая наличие или отсутствие ясно выраженной смены времен года, а также температуру воздуха и количество осадков, выделил в каждом полушарии пять основных типов климата: А) тропический дождливый, В) сухой, С) умеренно теплый, D) умеренно холодный (бореальный), Е) снеговой.

А. Тропический дождливый климат характеризуется средней температурой самого холодного месяца не ниже +18° и годовым количеством осадков не менее 750 мм. К этому типу климата относятся климаты влажных тропических лесов, климаты саванн и климаты муссонов.

B. Сухой климат имеет среднюю температуру самого теплого месяца выше +10°, а количество осадков небольшое (около 250 мм). Сюда относится климат пустынь и климат степей.

C. Умеренно теплый климат характеризуется средней температурой самого холодного месяца ниже + 18°, но выше — 3°. Здесь выделяются: теплый климат с сухим летом, с влажным летом и климат влажноумеренный.

D. Умеренно холодный климат имеет среднюю температуру самого теплого месяца выше +10°, а самого холодного ниже —3°. Сюда относится умеренно холодный климат с сухой зимой (например, Восточная Сибирь) и с влажной зимой (часть Европы).

E. Снеговой климат имеет среднюю температуру самого теплого месяца ниже +10°. Это климат тундр и климат вечного мороза (ледяное плато Гренландии, Антарктида, высокогорные области).

Классификация Кеппена с небольшими изменениями и уточнениями принята для мировой климатической карты в «Большом советском атласе мира». Однако классификация Кеппена имеет и ряд недостатков. Он дал типы климатов в строгой зональности, а в действительности климаты сухие и умеренно теплые являются незональными. Для выделения вертикальных климатических зон он применил те же показатели, что и для широтной зональности, а это привело его к неверным климатическим аналогиям.

Более подробную классификацию климатов дал академик Л. С. Берг. Он положил в основу своей классификации не только метеорологические данные, но и ряд географических факторов (влияние суши, моря, рельефа, растительности и т. д.).

Л. С. Берг прежде всего выделил климаты низин и климаты возвышенностей. В климатах низин он различал климаты океанов и климаты суши, а в климатах возвышенностей — климаты нагорий и плато и климаты горных систем и отдельных гор. Приведем в качестве примера климаты низин суши, которые Л. С. Берг объединяет в 11 зон:

1) климат тундр,

2) климат тайги,

3) климат лиственных лесов умеренной зоны,

4) муссонный климат умеренных широт,

5) климат степей,

6) климат средиземноморский (субтропический),

7) климат зоны субтропических лесов,

8) климат внутриматериковых пустынь (умеренного пояса),

9) климат субтропических пустынь (областей пассатов),

10) климат саванн (или тропических лесостепей),

11) климат влажных тропических лесов.

На плато и в горах Берг выделяет те же типы климатов, что и на низинах, добавляя к ним еще один тип — климат вечного мороза (средняя температура самого теплого месяца ниже 0°).

Л. С. Берг в отличие от Кеппена строго разграничивает широтную и вертикальную климатические зональности. Неудачным положением в классификации Берга является распространение типов климата суши на океаны. Он считал, что в Тихом и Атлантическом океанах можно встретить климат пустынь, степей, саванн и др.

Значительный интерес представляет собой классификация климатов, разработанная Б. П. Алисовым в 1936—1949 гг. и построенная на генетическом принципе. В основу деления поверхности земного шара на климатические пояса он положил географические типы воздушных масс; при этом им учтены общие условия циркуляции атмосферы, распределение суши и воды. В соответствии с наличием на земном шаре четырех основных географических типов воздушных масс Б. П. Алисов выделил четыре основных климатических пояса и три промежуточных. Основные пояса: 1) пояс экваториального воздуха, 2) пояс тропического воздуха, 3) пояс воздуха умеренных широт, 4) пояс арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха. Промежуточные пояса: 5) пояс экваториальных муссонов (субэкваториальный пояс), 6) субтропический и 7) субарктический (в южном полушарии субантарктический) пояс. В каждом поясе в связи с распределением суши и моря выделяются еще подтипы: континентальный климат и морской.

1) Пояс экваториального воздуха. Климат экваториального пояса обличается большим количеством света, тепла и влаги в течение всего года. Средняя температура всех месяцев колеблется в пределах 25—28°. Максимальная температура редко поднимается выше 30—35°. Осадков в год выпадает от 1 до 3 тыс. мм. Выпадение осадков носит ливневый характер и часто сопровождается грозами. Осадки образуются в результате мощной термической конвекции.

2) Пояс экваториальных муссонов (субэкваториальный). Этот пояс занимает пространство между летним и зимним положениями тропического фронта в обоих полушариях. В формировании климата летом преобладает влияние экваториального воздуха, зимой— тропического. Характерной особенностью климата этого промежуточного пояса является дождливое лето и сухая зима. Годовое количество осадков на равнинах 1000— 1500 мм, на склонах гор до 6—10 тыс. мм. Средняя температура воздуха во все месяцы года колеблется в пределах 20—30°. В зависимости от количества осадков в этом поясе можно наблюдать тропические леса, саванны и степи.

3) Тропический пояс. Тропический воздух формируется из антипассатных воздушных масс в зонах высокого атмосферного давления. Воздух над материком сухой и имеет высокую температуру. Характерна здесь малая облачность и большая инсоляция солнечной радиации, Днем температура воздуха поднимается до 60° (поверхность земли нагревается до 80°). Суточная амплитуда температуры воздуха доходит иногда до 35° и более. Осадков здесь выпадает исключительно мало. Над океанами климатические условия отличаются большей влажностью и более ровным ходом температуры. Растительный покров на большей части территории этого пояса весьма беден (пустыни). Но на некоторых островах и кое-где на берегах континентов в связи с местными условиями увлажнения встречаются тропические леса, саванны и степи.

4) Субтропический пояс. Климат здесь формируется под влиянием сезонной смены тропического воздуха и воздуха умеренных широт; большую роль играют и циклоны полярного фронта. Характерно наличие сухого и влажного периодов, причем в одних районах влажным периодом является лето (в муссонном климате), в других зима (в средиземноморском климате). Солнечная радиация значительная (примерно 0,8 от тропической). Лето жаркое со средней температурой около 30°. Зимой возможны морозы до —15°. Осадки зимой могут выпадать в виде снега, но снежный покров на низменностях не образуется. Количество годовых осадков на равнинах не велико (в некоторых местах менее 200 мм); на склонах гор выпадает много осадков.

5) Пояс умеренных широт. В этом поясе климат формируется под влиянием воздушных масс умеренных широт и вторжений арктических и тропических воздушных масс. Большую роль здесь играет циклоническая деятельность на полярном и арктическом фронтах. Наблюдается резкий контраст в температурных условиях между летом и зимой. Летом солнечная радиация на 80% поглощается земной поверхностью, а зимой ее значительно меньше и 70% ее отражается снежным покровом. Годовая амплитуда температуры воздуха на материке доходит до 50—60°, над океаном она около 15°. Осадков в поясе в зависимости от положения территории по отношению к океанам и от рельефа выпадает различное количество. Осадки преимущественно фронтального происхождения.

6) Субарктический (субантарктический) пояс. Зимой здесь господствует арктический (антарктический) воздух, летом — воздушные массы умеренных широт. Средняя годовая амплитуда температуры воздуха над материком очень большая (в Якутской АССР, например, более 60°). Над океаном она не превышает 20°. Лето короткое, зима длинная и холодная. В этом поясе наблюдаются наиболее низкие температуры воздуха (до—70°).

7) Арктическая и антарктическая зоны. Арктический (и антарктический) воздух, формирующий климат этих зон, отличается весьма низкими температурами и малым содержанием влаги. Радиационный баланс в течение всего года отрицательный. Подстилающая поверхность всегда холоднее воздуха. Зимой и летом наблюдается приземная инверсия температуры. Летом температура воздуха у поверхности над океаном около 0°, а на материке Антарктиды обычно ниже 0°.

Микроклимат. До сих пор мы говорили исключительно о крупных климатических зонах и областях. Между тем различия в климатических условиях можно заметить в пределах даже самого небольшого района. Так, например, на северном склоне даже самого небольшого холма температура воздуха может быть другая по сравнению с южным склоном того же самого холма. Точно так же внутри леса, на опушке и на поляне будут различия в отношении ветра, температуры, влажности и снежного покрова. Болота, низины, овраги, долины и другие небольшие формы рельефа тоже создают свои климатические особенности. Различия в температурах, влажности и ветрах можно наблюдать в центре города и в пригородных частях, в возвышенной и пониженной части города и т. д. Все эти климатические различия обусловливаются неоднородностью строения подстилающей поверхности. При этом существенные различия бывают обычно в отдельных элементах погоды и наблюдаются преимущественно в нижних слоях воздуха, примыкающих к подстилающей поверхности. Климатические особенности, небольших участков территории, создаваемые в результате неоднородности подстилающей поверхности, принято называть микроклиматом. Эти микроклиматические особенности создаются потому, что различные участки подстилающей поверхности в зависимости от рельефа, экспозиции и крутизны склона, от характера растительного и почвенного покрова по-разному воспринимают солнечную радиацию, имеют различные условия увлажнения и испарения.

Изучение микроклимата имеет большое практическое значение, особенно для сельского хозяйства (для наиболее правильного распределения различных сельскохозяйственных культур по земельным участкам, для выбора мест под сады, чайные плантации, виноградники), при планировании городов, при выборе мест для строительства санаториев, больниц, школ, детских летних лагерей и т. д.

Для изучения микроклиматических условий того или иного участка территории могут быть использованы существующие метеостанции, если они расположены в интересующем нас месте. Если же метеостанции нет, то проводится микроклиматическая съемка. Результаты этой съемки сопоставляются с данными постоянной близлежащей метеостанции и между отдельными пунктами, исследованными в процессе микроклиматической съемки.

Микроклиматическая съемка проводится двумя способами: 1) одновременно во всех выбранных точках (при наличии достаточного количества наблюдателей) и 2) маршрутным обходом всех точек; в этом случае результаты наблюдений сравниваются с показаниями самопишущих приборов на метеостанции. Поскольку микроклиматические особенности участков отличаются обычно небольшими величинами от общих погодных условий данной местности, то при их исследовании применяют более точные, иногда специальные метеорологические приборы (например, термоэлектрический термометр, чашечный анемометр системы М. С. Стернзата, и др.).