У земной поверхности

Наглядное представление о распределении температуры воздуха на уровне моря дают карты изотерм. Изотермами называются линии, соединяющие на карте точки с одинаковой температурой воздуха в среднем за тот или иной промежуток времени. Обычно составляют карты средних годовых, а также июльских и январских изотерм как самых теплого и холодного месяцев.

Главнейшей закономерностью распределения тепла на Земле является зональность – уменьшение температуры от экватора к полюсам. В обобщенном виде это ярко выражено на карте годовых изотерм (рис. 32). В целом планетарный горизонтальный температурный градиент – уменьшение температуры воздуха на 100 км расстояния – направлен от экватора к полюсам. Однако понижение температуры при этом происходит неравномерно. В экваториально-тропических широтах – весьма медленно, здесь горизонтальный температурный градиент мал, изотермы разрежены. В умеренных широтах, особенно на 40 – 60°, понижение температуры идет довольно быстро. Здесь горизонтальный градиент температуры значительный, поэтому изотермы сближены, сгущены. В высоких широтах температура воздуха вновь уменьшается медленно, благодаря чему изотермы разрежены. Вследствие большого горизонтального градиента температуры в умеренных и близких к ним широтах там часто встречаются теплые и холодные воздушные массы, развивается активная фронтальная деятельность и наблюдается наибольшая на Земле неустойчивость атмосферы.

Сравнение фактических приземных температур воздуха с солярными свидетельствует о том, что, если бы не перераспределение тепла между низкими и высокими широтами в процессе планетарной циркуляции воздушных и водных масс, годовая температура воздуха на экваторе была бы гораздо выше, а на полюсах, наоборот, ниже.

Рис. 32. Распределение средней годовой температуры воздуха на уровне моря (°С)

Рис. 33. Средняя температура воздуха в июле (°С)

Вторая закономерность температуры воздуха, выявляющаяся на карте годовых изотерм, выражается в том, что все параллели северного полушария теплее аналогичных параллелей южного полушария. Наиболее высокие температуры воздуха – около 27° наблюдаются не на экваторе, а на 10° с. ш. Это так называемый термический экватор – линия теплового максимума Земли. В течение года термический экватор перемещается: в июле – к 20° с. ш., в январе приближается к экватору, оставаясь весь год в северном полушарии. Это объясняется, с одной стороны, отепляющим влиянием большой площади суши с ландшафтами пустынь в тропических широтах северного полушария, которая весь год нагрета, с другой – постоянным охлаждающим влиянием на южное полушарие Антарктиды. Кроме того, в южном полушарии значительнее облачность и в связи с этим больше отражательная способность атмосферы, велики затраты тепла на испарение из-за преобладания водной поверхности, некоторую роль играет меньшая продолжительность лета в южном полушарии вследствие большей скорости движения Земли по орбите близ перигелия.

В общем годовые изотермы, несмотря на сглаженность сезонных различий температур над материками и океанами, не совпадают с параллелями. Лишь в умеренных и прилежащих к ним широтах южного полушария (40 – 70°) из-за однородной водной поверхности изотермы близки к зональному распределению. Несовпадение изотерм с параллелями нагляднее выступает при анализе карт июльских и январских изотерм, особенно во внетропических широтах. Эти карты дают более реальную картину теплового режима территории.

Летние изотермы (июльские – в северном полушарии, январские – в южном) всюду идут в широтном или субширотном направлении, так как температура воздуха в этот сезон определяется главным образом величиной солнечной инсоляции (рис. 33, 34). Поскольку летом материки теплее океанов, изотермы над ними несколько изгибаются в сторону полюсов, а над океанами – в сторону экватора. Над материками в тропических широтах отмечаются очаги тепла: в июле – в Северной Африке над Сахарой, в Северной Америке в Калифорнии, в Долине Смерти; в январе – над Южной Африкой в Калахари и в Австралии.

В летнее время обоих полушарий горизонтальные градиенты температур на всех широтах невелики, поэтому изотермы разрежены. В связи с уменьшением температурных контрастов между широтами меридиональный перенос воздушных масс сокращается и циклоническая деятельность ослабевает.

Зимние изотермы (январские – в северном полушарии, июльские – в южном) во внетропических широтах значительно отклоняются от параллелей: над океанами изгибаясь далеко в сторону полюсов, образуя «языки тепла», над материками – в сторону экватора, образуя «языки холода». Над материками вокруг полюсов холода изотермы замкнуты. Сезонный полюс холода в Якутии окаймлен изотермой – 50 °С, в Антарктиде около –70 °С. Отклонение изотерм от широтного направления ярко выражено в умеренных широтах вдоль побережий материков, особенно западных, и объясняется адвективным теплом. Это можно проследить на примере нулевой изотермы января, по обе стороны от которой температура воздуха качественно различна. В общем ход зимних изотерм гораздо сложнее, чем летних, особенно в северном полушарии, прежде всего из-за чередования материков и океанов. Горизонтальный градиент температуры зимой довольно большой, поэтому изотермы сближены. В умеренных и субтропических широтах северного полушария (около 40° с. ш.) он в три раза больше, чем летом, достигая значения более 1° на 100 км. С этим связана активнейшая фронтальная деятельность.

Рис. 34. Средняя температура воздуха в январе (°С)

Анализ летних и особенно зимних изотерм свидетельствует, что наряду с зональностью температур на Земле существует региональность (секторность), которая четче выражена во внетропических широтах северного полушария. Главной причиной отклонения изотерм от зонального простирания является неравномерное распределение суши и моря с их неодинаковыми условиями нагревания и охлаждения. Максимальное отклонение изотерм наблюдается при переходе с океана на сушу. Дополнительными причинами, осложняющими широтный ход изотерм, служат океанические течения и атмосферная циркуляция, которые осуществляют адвекцию тепла или холода. Так, в субтропических и тропических широтах у западных берегов материков над холодными течениями в обоих полушариях изотермы отклоняются в сторону экватора, у восточных берегов над теплыми течениями – в сторону полюсов. В умеренных и субполярных широтах северного полушария над холодными течениями у восточных берегов материков (Лабрадорским, Курило-Камчатским) изотермы изгибаются к югу, а у западных берегов над теплыми течениями – к северу. Особенно грандиозно влияние Северо-Атлантического и продолжающего его Норвежского течения, воды которых непосредственно несут тепло за Полярный круг, нагревая воздух над ними. Сейчас установлено, что половина общего адвективного переноса тепла из низких широт в высокие осуществляется через атмосферную циркуляцию, а половина – с морскими течениями. В обратном направлении с холодными течениями совершается не менее мощная адвекция холода.

При анализе хода изотерм над сушей надо учитывать также высоту и орографию гор (прежде всего солнечные и теневые склоны), а также влияние снежного покрова и ледников.

Наглядным показателем роли земных факторов в перераспределении солнечного тепла служат карты термических аномалий – территорий, где фактические температуры отклоняются от среднеширотных. Если температура выше среднеширотной. температурная аномалия считается положительной, если ниже – отрицательной. Температурные аномалии изображаются на картах с помощью термоизаномал – линий, соединяющих точки с одинаковым отклонением наблюдаемых температур от среднеширотных. Большее климатическое значение имеют не среднегодовые, а сезонные аномалии, изображаемые на картах термоизаномал января и июля (рис. 35, 36).

В январе отрицательные температурные аномалии наблюдаются в Северо-Восточной Азии, в верховьях Яны и Индигирки, где аномалия достигает значения –24 °С, и в Канаде, где она равна –15 °С. Они обусловлены интенсивным эффективным излучением суши в условиях сезонных барических максимумов, особенно Азиатского, по величине и охвату территории большего, нежели в Канаде, из-за размеров материков. Положительные аномалии зимой отмечаются: над Северной Атлантикой и над Норвежским морем (+26 °С), которые простираются вплоть до 85° с. ш. и над северной частью Тихого океана (+ 13 °С). Эти аномалии связаны с меньшим охлаждением Океана зимой и с адвекцией тепла благодаря теплым течениям и переносу воздуха из тропических широт.

В июле положительные температурные аномалии в Сахаре (+8 °С), в Аравии (+8 °С), на западе США (+8 °С) обусловлены интенсивным нагреванием обширных районов равнинной суши. Отрицательные температур ные аномалии значительны у западных берегов материков в субтропических и тропических широтах (–8 °С) вследствие холодных течений и сравнительно холодного воздуха, поступающего из умеренных широт по восточной периферии океанических субтропических барических максимумов. Менее значительные отрицательные аномалии отмечаются у восточных берегов материков в умеренных субполярных широтах (– 4 °С) в связи с холодными течениями, а в Атлантике – еще и за счет студеных ветров с ледяного плато Гренландии.

Рис. 35. Термоизаномалы июля (°С)

Рис. 36. Термоизаномалы января (°С)

Средняя годовая температура приземного слоя воздуха для всей Земли равна +14 °С, при этом июльская составляет +16 °С, январская 1-12 °С. В целом северное полушарие (+ 15 °С) теплее южного (+ 13 °С).

Абсолютные максимумы температуры отмечены на севере Африки, в Ливии, в Эль-Азизии. – +58.0 °С в 1922 г. (полюс жары) и на юго-западе США, в пустыне Мохаве, в Долине Смерти, – +56,7 °С в 1913 г. Это самые высокие температуры в северном полушарии. В южном полушарии самое жаркое место в Австралии, в среднем течении реки Дарлинг, – +52,8 °С. Абсолютный минимум температуры –89,2 °С зарегистрирован в восточной Антарктиде, на внутриконтинентальной станции «Восток», в 1982 г. на высоте 3488 м над уровнем моря; в северном полушарии минимальная температура –71,0 °С зарегистрирована в Восточной Сибири, в поселке Оймякон, расположенном в котловине среди гор, куда стекает плотный холодный воздух. На ледяном плато Гренландии температура зимой равна –55 °С.