Изучение состояния погоды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Погода. Прогноз погоды

2. Климат и климатообразование

3. Климат города

4. Местный климат и микроклимат

Заключение

Литература



Введение

Климат -- это то, чего вы ожидаете, а погода -- то, что вы получаете.

Изучение погоды имеет огромное практическое значение. Именно от погодных условий во многом зависит положение дел в сельском хозяйстве, на транспорте, в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Погоду и климат нельзя рассматривать раздельно, так как они взаимосвязаны и описывают состояние атмосферы. Понятие «погода» относится к текущему состоянию атмосферы, а понятие «климат»-к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени.

Погода - состояние атмосферы в данном месте Земли в определенный момент или интервал времени. Это состояние определяется динамикой атмосферы, физико-химическими процессами в ней и ее взаимодействием с поверхностью Земли и с космическим пространством, а также с процессами, определяемыми собственной внутренней энергетикой атмосферы и поверхности Земли. Совокупность погод в данном месте принято называть климатом.

По-гречески, климат-означает наклон. В климатологии имеется в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам. Климат-одна из основных географических характеристик той или иной местности, он определяет многолетний статистический режим погоды этого места. Основные особенности климата зависят от поступления энергии солнечного излучения, циркуляции воздушных масс в атмосфере и характера подстилающей поверхности данного места.

Кроме того, климат отдельного региона определяется географической широтой и высотой места над уровнем моря, удаленностью его от морских побережий, особенностями орографии (рельефа) и растительного покрова, наличием ледников и снеговых покровов, степенью загрязненности атмосферы. Вращение Земли вокруг своей оси, наклоненной к плоскости экватора на 23,26 ?, и обращение Земли вокруг Солнца приводят к суточным и годичным вариациям погоды, а также к определенным широтным(зональным) закономерностям климата на Земле.



1. Погода. Прогноз погоды

Погода - это состояние нижнего слоя атмосферы, которое характеризуется совокупностью метеорологических элементов и атмосферных явлений в данный момент времени или наблюдавшихся за какой-то промежуток времени. Очень важно отслеживать изменение состояния атмосферы в течение суток. Поэтому необходимо наблюдать за суточным ходом элементов погоды: температурой, влажность, облачностью, следить за осадками, атмосферным давлением и ветром.

Состояние атмосферы характеризуется рядом метеорологических элементов, такие как:

- атмосферные явления-атмосферные осадки(дождь, снег, град), туман, метель, гроза, смерч;

- величины, определяющие комфортные условия,-атмосферное давление, температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра;

- показатели, важные для транспорта и сельского хозяйства (дальность видимости, атмосферная турбулентность, возможность обледенения, солнечная радиация, облачность, продолжительность солнечного сияния, возможность шторма).

Прогноз погоды -- научно обоснованное предположение о будущем состоянии погоды в определённом пункте или регионе на определённый период. Составляется (разрабатывается) государственными или коммерческими метеорологическими службами на основе методов метеорологии.

Прогнозы делятся по заблаговременности периода, на который даётся прогноз:

- сверхкраткосрочные (СКПП) -- до 12 часов;

- краткосрочные (КПП) -- от 12 до 36 часов;

- среднесрочные (СПП) -- от 36 часов до 10 суток;

- долгосрочные (ДПП) -- от 10 суток до сезона (3 месяца);

- сверхдолгосрочные (СДПП) -- более чем на 3 месяца (год, несколько лет).

Оправдываемость прогнозов тем ниже, чем выше заблаговременность. Оправдываемость СКПП составляет приблизительно 95-96 %, КПП 85-95 %, СПП 65-80 %, ДПП 60-65 %, СДПП -- около 50 %.

Прогнозы погоды делятся по типам в зависимости от целей, для которых они разработаны:

- прогнозы общего пользования (публикуемые в СМИ и на интернет-сайтах) содержат краткую информацию об облачности, атмосферных осадках, атмосферных явлениях, ветре, температуре, влажности воздуха и атмосферном давлении;

- авиационные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, видимости, атмосферных явлений, облачности, температуры воздуха;

- морские и речные прогнозы содержат детальную характеристику ветра, волнения, атмосферных явлений, температуры воздуха;

- сельскохозяйственные (агрометеорологические) прогнозы содержат детальную характеристику атмосферных осадков и температуры воздуха.

Выделяют два типа метеорологической информации:

- первичная информация о текущей погоде, получаемая при метеорологических наблюдениях;

- информация о погоде в виде различных сводок, синоптических карт, аэрологических диаграмм, вертикальных разрезов, карт облачности.

Точность разрабатываемых прогнозов погоды в значительной степени зависит от качества первичной метеорологической информации. Контроль за погодой ведется круглосуточно. Сведения о погоде, зашифрованные с помощью международных цифровых кодов, передаются с метеостанций в центры службы погоды. Здесь они поступают в ЭВМ, которые обрабатывают полученные данные и строят синоптические карты погоды.

Синоптическая карта -- географическая карта, на которую цифрами и символами нанесены результаты наблюдений на сети метеорологических станций в определенные моменты времени. Такие карты регулярно составляются в службе погоды по нескольку раз в день; их анализ является основной операцией, дающей возможность для последующего прогноза погоды.

Синоптическая карта может охватывать территорию от полушария или всего земного шара до небольшого района; соответственно варьируют масштабы карт (от 1:30 млн до 1:2,5 млн). Проекции для синоптических карт применяются, как правило, конформные, конические, меркаторские и стереографические. На бланках синоптических карт наносятся распределение суши и моря и важнейшие особенности орографии; бланк обычно печатается в два тона (зелено-голубой и песочный), реже -- в один.

По содержанию синоптические карты делятся на приземные, высотные, вспомогательные. (Приложение Рис.1)

Условные обозначения:

1 -- изобары на уровне моря,

2 -- положение полярного фронта на изобарических поверхностях 700 и 500 мб, линии с орнаментом -- фронты на земной поверхности,

H1 -- центральный циклон,

В1 -- субтропический антициклон,

В2 -- заключительный антициклон.

При последовательном составлении карт легко проследить развитие циклонов, перемещение фронтов.

Составление краткосрочных и среднесрочных прогнозов проводится в два этапа. Вначале дается прогноз синоптического положения (прогноз полей давления, температуры, влажности и осадков). Процесс вычисления полностью автоматизирован, поэтому в международных и региональных метеорологических центрах созданы специальные информационные технологические линии, включающие мощные ЭВМ, соединенные с каналами связи.

На втором этапе на основе данных синоптического положения у поверхности Земли и карт барической топографии составляется прогноз погоды для определенного пункта (города) или территории. Эту работу выполняет синоптик, который, пользуясь прогностическими полями давления и температуры, определяет будущее положение циклонов, антицилонов, фронтов и воздушных масс. При этом общие прогнозы менее точные, а специализированные (для авиации, сельского хозяйства и др.) отличаются большей точностью. С увеличением заблаговременности прогноза оправдываемость уменьшается. Среднесрочные прогнозы опираются на текущую информацию о развитии синоптических процессов в течение всего сезона, а также на будущие поля давления и температуры.

Долгосрочный прогноз погоды определяется предсказуемостью характера погоды. Установлено, что предсказание тех или иных явлений погоды возможно на срок не более двух недель. Наиболее оптимальным считается прогноз погоды на 7-10 дней. Точный долгосрочный прогноз -- сложная научная проблема, поскольку существующие методы таких прогнозов не дают обнадеживающих результатов.

Общепризнано, что для долгосрочных прогнозов необходимо совместно рассматривать атмосферу, Мировой океан и поверхность суши, поэтому совершенствование методов прогнозирования погоды требует объединения усилий ученых многих специальностей: синоптиков, климатологов, океанологов, физиков, математиков, а также специалистов по вычислительной технике и системам метеорологических спутников.

Так же люди судят о погоде не только по метеорологическим сводкам, но и по местным признакам погоды.

Признаки хорошей погоды (малооблачной, без осадков, летом теплой, зимой морозной):

- при заходе и восходе солнца заря желтая, золотистая, розовая;

- после ненастья постепенное ослабление ветра, прекращение осадков, уменьшение облачности, летом ночью похолодание;

- появление с восходом солнца кучевых облаков, размеры которых к полудню увеличиваются, а к вечеру облака растекаются и после захода солнца совершенно исчезают;

- после захода солнца на траве появляется роса, которая усиливается перед восходом солнца, а с восходом исчезает (весной и осенью вместо росы на земле и предметах образуется иней);

- летом ночью над низинами (болотами, лощинами, реками) скапливается туман;

- вечером и к ночи в низинах и долинах становится холоднее, чем на возвышенностях, в лесу -- теплее, чем на открытых местах;

- летом ночью безветрие, к полудню усиление ветра, а вечером снова тихая погода;

- луна (при восходе) окаймлена красным, быстро исчезающим кругом, рога месяца острые;

- стрижи летают высоко, а комары и мошки роятся;

- к вечеру сильно стрекочут кузнечики;

- на траве, кустарниках и деревьях обильная паутина;

- дым (при отсутствии ветра) поднимается вертикально вверх.

Признаки ненастной погоды (облачной, с обложным дождем или снегопадом и ветром):

- на горизонте появляются тонкие перистые облака в виде нитей с загнутыми концами, такие облака показывают, что ненастная погода находится на расстоянии 900-1000 км и может наступить приблизительно через сутки;

- тонкие перистые облака постепенно затягивают все небо и переходят в перисто-слоистые облака, располагающиеся плотным слоем. Если эти облака закрывают солнце или луну, то вокруг них появляются белые круги.

- вечерняя или утренняя заря приобретает красную, иногда даже багрово-красную окраску, солнце садится в тучу;

- ветер резко меняет направление и усиливается к вечеру;

- роса или иней не появляется;

- образовавшийся вечером туман тает до восхода солнца, не стелется над водой, а поднимается вверх;

- дым клубится и стелется по земле.

Признаки переменной погоды (с кратковременными осадками, летом грозами и с последующим похолоданием):

- на горизонте видны перисто-кучевые облака в виде мелкой ряби;

- в летнее время вечером или утром образуются облака в виде зубцов либо башенок;

- одновременно наблюдается несколько ярусов облаков;

- летом ощущение духоты -- парит.

Ведущим научно-исследовательским и оперативно-методическим учреждением Росгидромета (Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды) является Гидрометцентр России, имеющий статус Государственного научного центра Российской Федерации (ГНЦ РФ). В системе Всемирной службы погоды ВМО Гидрометцентра России обеспечивает выполнение обязательств Российской Федерации по международному обмену прогностической информацией и данными гидрометеоро-логических наблюдений и функционирует как:

- Мировой Метеорологический Центр (ММЦ-Москва);

- Региональный специализированный метеорологический центр в европейском регионе;

- Национальный центр по гидрометеорологическим прогнозам.

2. Климат и климатообразование

Климатическая система. Глобальный и локальный климат.

Климат (греч. -- наклон) -- это многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Под климатом принято понимать усредненное значение погоды за длительный промежуток времени.

Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений за погодой, 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 водоемов, испарение воды с земной поверхности в атмосферу, высоту и состояние снежного покрова, различные атмосферные явления и наземные гидрометеоры (роса, гололед, туманы, грозы, метели и пр.).

Климатической нормой называют многолетние средние значения (годовые, сезонные, месячные, суточные и т.д.) метеорологических элементов, их суммы, повторяемость и др. Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата.

Для характеристики климата используют также комплексные показатели: различные коэффициенты, факторы, индексы.

Специальные показатели климата применяются в прикладных отраслях климатологии, например, суммы температур вегетационного периода в агроклиматологии, эффективные температуры в био- и технической климатологии, градусо-дни в расчетах отопительных систем. Для оценок изменений климата в будущем используют модели общей циркуляции атмосферы. Типы климата существенно меняются от экваториальной зоны к полярной, но климатические пояса являются не единственным фактором, влияющим на тип климата. Значительное влияние оказывают также близость моря, система циркуляции атмосферы и высота над уровнем моря.

Климатическая система представляет собой совокупность атмосферы, гидросферы, литосферы, криосферы и биосферы. Компоненты климатической системы непрерывно взаимодействуют и обмениваются между собой энергией и веществом. Состоянием климатической системы определяется глобальный климат.

Глобальный климат

Глобальный климат -- статистическая совокупность состояний, проходимых климатической системой за несколько десятилетий.

Компоненты климатической системы делят на внешние и внутренние. Внешние:

- приток солнечной радиации;

- изменения состава атмосферы;

- изменения очертаний океанов, суши, орографии и растительности.

Внутрение:

- изменение газового и аэрозольного состава атмосферы;

- взаимодействия атмосферы с океаном, с поверхностью суши и льдом (теплообмен, испарение, осадки);

- облачность, снежный и растительный покров, рельеф и очертания материков.

Разделение на внешние и внутренние процессы зависит от периода времени, за который рассматривается состояние климатической системы.

Климатообразующими факторами называют физические процессы, определяющие внешние воздействия на климатическуюсистему, а также основные взаимодействия между звеньями климатической системы.

Состоянию глобального климата соответствуют свои закономерности в теплообмене, влагообороте и атмосферной циркуляции. Эти климатообразующие процессы определяют многолетний режим метеорологических величин и явлений погоды.

Распределение метеорологических величин в пространстве и времени определяет распределение локальных климатов на земном шаре.

Локальный климат -- совокупность атмосферных условий, характерных для данной местности в зависимости от ее географического положения.

Климат является результатом физических процессов взаимодействия атмосферы и подстилающей поверхности. К основным географическим факторам климата относятся:

- географическая широта;

- высота над уровнем моря;

- распределение на поверхности земного шара суши и воды, океанические течения, распределение водоемов на суше;

- орография (формы рельефа) поверхности суши;

- растительный, снежный и ледяной покров.

Основными климатообразующими процессами являются теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция. В атмосферных условиях теплооборот объединяет сложные процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе Земля -- атмосфера. Кроме того, между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен теплом путем теплопроводности. В передаче тепла внутри атмосферы важную роль играет перемешивание воздуха в вертикальном направлении. Существенное влияние на теплооборот оказывает горизонтальный перенос тепла воздушными течениями.

Суточный и годовой ход температуры воздуха зависят от притока солнечной радиации на разных широтах, распределения суши и моря, которые имеют разные условия поглощения радиации и соответственно по-разному нагреваются, а также от горизонтального переноса воздуха с океана на сушу и с суши на океан.

Между атмосферой и земной поверхностью постоянно происходит влагооборот. С водной поверхности, почвы и растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачивается большое количество тепла. В атмосфере водяной пар конденсируется - возникают облака и туманы. Осадки, выпадающие из облаков, уравновешивают. Количество осадков и их распределение определяются особенностями растительного покрова и интенсивностью земледелия.

Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления и, как следствие, к движению воздуха. На характер движения воздуха относительно земной поверхности большое влияние оказывает суточное вращение Земли, а в пограничном слое -- трение.

Общая циркуляция атмосферы -- это совокупность основных воздушных течений, которые реализуют горизонтальный и вертикальный обмен воздушных масс. Ее проявление зависит от возникающих в атмосфере волн и вихрей, перемещающихся с различной скоростью, а также от циклонов и антициклонов.

Общая циркуляция атмосферы является одной из характеристик состояния климатической системы. Циркуляционный фактор проявляется на фоне широтного распределения солнечной радиации. Неоднородность подстилающей поверхности осложняет циркуляцию атмосферы (муссоны, местные ветры), что увеличивает разнообразие климатов, усложняет схему широтных изменений.

Велика роль циркуляции атмосферы в переносе воздушными течениями влаги с водной поверхности на сушу и различиях в увлажнении материков. С перемещениями воздушных масс связаны основные изменения погоды.

Климат формируется под действием трех климатических факторов:

- географического положения территории (определяется географической широтой местности), от которого зависит угол падения солнечных лучей, и соответственно, неодинаково нагревается поверхность Земли;

- перемещение воздушных масс над сушей и морем (влажный воздух с моря приносит много осадков, а с суши движется сухой воздух),

- характера подстилающей поверхности (горы задерживают воздух с океана, на климат морских побережий влияют морские течения, от высоты над уровнем моря зависит температура воздуха).

Влияние географической широты и распределения моря и суши на климат

Географическая широта определяет зональность в распределении элементов климата, в первую очередь солнечной радиации -- источника энергии всех атмосферных процессов. Радиационный фактор определяет теплообмен и общую циркуляцию атмосферы. Солнечной радиации принадлежит главная роль в формировании климата.

Солнечная радиация поступает на верхнюю границу атмосферы в зависимости от географической широты. Движение нашей планеты вокруг Солнца определяет неравномерное распределение солнечного тепла в течение года, сезонность климата, неодинаково выраженную на разных широтах. метеорологический погода климат воздух

Климат высоких слоев атмосферы имеет сильнее выраженную зональность, чем климат у земной поверхности, потому что влияние географической широты на распределение метеорологических величин с высотой заметнее, так как ослабевает влияние других факторов климата, связанных с земной поверхностью.

Зональность может нарушаться из-за влияния неравномерного распределения суши и моря. В Южном полушарии, где океаническая поверхность преобладает, а распределение суши более симметрично относительно полюса, чем в Северном полушарии, зональность в распределении температуры, давления, ветра выражена лучше.

Положение места относительно береговой линии существенно влияет на режим температуры, влажности, облачности, осадков, определяя степень континентальности климата. Так, на материке Евразия наблюдается возрастание годовой амплитуды температуры с запада на восток по мере удаления от Атлантического океана, с акватории которого осуществляется зональный перенос воздушных масс.

Под влиянием различий водной поверхности и поверхности суши формируются морской и континентальный климаты.

Континентальный климат лишен смягчающего влияния океана. Главное его отличие от морского климата - большие годовая и суточная амплитуды колебаний температуры. Влажность воздуха в континентальном климате меньше, чем в морском; уменьшаются облачность, количество осадков, скорость ветра. Над сушей происходит трансформация морских воздушных масс.

Океанические течения и климат

Океанические (морские) течения обусловливают резкие различия в температурном режиме поверхности морей и океанов и тем самым влияют на распределение температуры воздуха и атмосферную циркуляцию. Устойчивость океанических течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое значение. Из-за влияния океанских течений климаты западных и восточных побережий на одних и тех же широтах оказываются различными.

Океанические течения бывают теплыми и холодными. Течения, идущие от экватора, -- теплые, а идущие к экватору -- холодные. Поэтому в умеренных широтах климат западных побережий материков теплее, чем восточных, в тропических широтах -- наоборот. Например, под влиянием теплого течения Гольфстрим и его отрога Северо-Атлантического формируется теплый и влажный климат Европы. Мощное холодное Перуанское течение прослеживается вдоль всего западного побережья Южной Америки до экватора и понижает там температуру на 4° С.

Безусловно, течения Мирового океана оказывают огромное влияние на погоду и климат районов, около которых они проходят. Гольфстрим - одно из самых мощных в Северном полушарии. Каждую секунду оно переносит около 135 млрд л воды. Гольфстрим - это большая разветвлённая система тёплых океанических течений в Северной Атлантике, охватывающих пространство от Мексиканского залива до Шпицбергена и Кольского полуострова. Течение состоит из Флоридского, Атлантического, Канарского, Норвежского, Шпицбергенского течений. Тёплые воды Гольфстрима близ берегов Европы оказывает отепляющее влияние - повышают температуру морских воздушных масс и влияют на распределение атмосферного давления, а, значит, и на атмосферную циркуляцию, а тем самым, и на климат Европы. Именно благодаря этому замечательному течению мы имеем крупный незамерзающий порт в Заполярье - Мурманск, воды которого не покрываются льдом даже в сильные морозы. Вполне вероятно, что колебания температуры Гольфстрима из года в год отражаются на условиях погоды отдельных лет и сезонов в Европе. Существуют прогнозы, в которых рисуются весьма страшные перспективы, связанные с изменением режима Гольфстрима - из-за таяния ледников его температура понизится и в Европе резко похолодает. Поэтому изучение взаимодействия океана и атмосферы - одна из самых важных задач современной метеорологии и родственных ей наук. От успеха решения этой задачи зависит и возможность решения одной из самых сложных проблем - долгосрочного прогнозирования погоды. (Приложение Рис.2, Рис 3)

Холодные течения уменьшают неустойчивость атмосферы, ослабляют вертикальность движения воздуха и обмен теплом и влагой. Испарение над холодными течениями менее интенсивно. Над ними и на границе их с теплыми течениями часто возникают туманы. В районах холодных течений увеличивается повторяемость. Над холодными водами в пассатной зоне исчезает конвекция и резко уменьшается облачность, что является фактором, поддерживающим существование так называемых прибрежных пустынь.

В настоящее время особый интерес вызывает гидрометеорологический феномен Эль-Ниньо (Ла-Ниньа), который является одним из самых ярких примеров взаимодействия океана и атмосферы.

Так назвали аномальное потепление поверхностных вод Тихого океана у берегов Эквадора и Перу, случающееся раз в несколько лет. В нормальные годы вдоль тихоокеанского побережья Южной Америки из-за подъема холодных глубинных вод, вызванного поверхностным холодным Перуанским течением, температура поверхности океана колеблется в сезонных пределах--от 15 до 19° С. В период Эль-Ниньо температура поверхности океана в прибрежной зоне повышается на 6-10° С. Колебания температуры поверхностного слоя океана от экстремально теплых к нейтральным или холодным происходят с периодами от 2 до 10 лет. В настоящее время термин «Эль-Ниньо» используют применительно к ситуациям, когда аномально теплые поверхностные воды занимают не только прибрежную область возле Южной Америки, но и большую часть тропической зоны Тихого океана вплоть до 180-го меридиана.

Существует постоянное теплое течение, берущее начало от берегов Перу и протянувшееся до архипелага, лежащего к юго-востоку от азиатского континента, которое представляет собой вытянутый язык нагретой воды. По площади оно равно территории США. Нагретая вода интенсивно испаряется и «накачивает» атмосферу энергией - образуются облака. Обычно пассатные ветры гонят слой этой теплой воды от Американского побережья в сторону Азии. Примерно в районе Индонезии, и над югом Азии проливаются муссонные дожди.

При Эль-Ниньо в районе экватора это течение прогревается сильнее, чем обычно, поэтому пассатные ветры ослабевают либо совсем не дуют. Нагретая вода растекается в стороны, идет обратно к американскому берегу. Возникает аномальная зона конвекции. На Центральную и Южную Америку обрушиваются дожди и ураганы. За последние 20 лет XX в. отмечены пять активных циклов Эль-Ниньо: 1982-1983,1986-1987, 1991-1993, 1994-1995 и 1997-1998 гг.

Явление Ла-Ниньа -- противоположность Эль-Ниньо, проявляется как понижение поверхностной температуры воды ниже климатической нормы на востоке тропической зоны Тихого океана. Такие циклы отмечались в 1984-1985, 1988-1989 и 1995-1996 гг.

Непривычно холодная погода устанавливается на востоке Тихого океана в этот период. Во время формирования Ла-Ниньо пассатные (восточные) ветры с западного побережья обеих Америк значительно усиливаются. Ла-Ниньа, как и Эль-Ниньо, чаще всего возникает с декабря по март. Различие в том, что Эль-Ниньо возникает в среднем один раз в три-четыре года, а Ла-Ниньа -- раз в шесть-семь лет. Оба явления несут с собой много ураганов, но во время Ла-Ниньа их бывает в три-четыре раза больше, чем при Эль-Ниньо.

Согласно последним наблюдениям, достоверно наступление Эль-Ниньо или Ла-Ниньа можно определить:

- если в районе экватора, в восточной части Тихого океана, образуется пятно воды более теплой (Эль-Ниньо), чем обычно, или более холодной (Ла-Ниньа);

- при сравнении тенденции атмосферного давления между портом Дарвин (Австралия) и островом Таити: при Эль-Ниньо давление на Таити будет высоким, а в Дарвине -- низким, при Ла-Ниньа -- наоборот. Эти явления представляют собой крупномасштабные изменения океанских температур, осадков, атмосферной циркуляции, вертикальных движений воздуха над тропической частью Тихого океана.

В годы Эль-Ниньо на земном шаре наблюдаются аномальные погодные условия. В тропиках увеличивается количество осадков над районами к востоку от центральной части Тихого океана, а на севере Австралии, в Индонезии и на Филиппинах осадков выпадает меньше нормы.

Орография и климат

Влияние орографии (высоты и взаиморасположения неровностей на земной поверхности) особенно значительно в горных районах. Климатические условия могут сильно различаться в зависимости от высоты места.

Атмосферное давление с высотой падает, солнечная радиация и эффективное излучение возрастают, температура и удельная влажность убывают.

В горах на климатические условия влияют высота местности над уровнем моря, высота и направление горных хребтов, экспозиция склонов, направление преобладающих ветров, ширина долин и крутизна склонов. Здесь возникают местные системы циркуляции -- горно-долинные и ледниковые ветры. Для гор характерно изменение с высотой облачности и количества осадков, которое, как правило, сначала возрастает, но выше некоторого уровня уменьшается. Там, где осадки выпадают в виде снега и не тают, возникают ледники.

Климатическим различиям в горах способствует разная экспозиция склонов, их неодинаковое положение по отношению к господствующим ветрам. Форма рельефа оказывает влияние на суточный ход температуры. Горы являются барьерами, задерживающими перенос масс холодного или теплого воздуха, и создают резкие разделы в распределении температуры на больших географических пространствах.

В связи с перетеканием воздушных течений через хребты на наветренных склонах гор увеличиваются облачность и количество осадков. На подветренных склонах возникают фены с повышением температуры и уменьшением влажности. Над горами возникают волновые возмущения воздушных течений и особые формы облаков. Над нагретыми склонами гор также увеличивается конвекция и, следовательно, облакообразование. В результате создается высотная климатическая зональность, которая определяется тем, что изменение метеорологических величин с высотой сопровождается изменением всего комплекса климатических условий, формируя вертикальную поясность климатов, осложняющую горизонтальную широтную климатическую зональность. В горах с высотой происходит смена типов растительности. Сначала идут лиственные леса. В сухом климате они начинаются не от подножия гор, а на некоторой высоте, где температура понижается, а количество осадков возрастает. Затем идут хвойные леса, кустарники, альпийская растительность из трав и стелющихся кустарников. За снеговой линией следует зона, где весь год сохраняется снежный (ледяной) покров. Смена высотных климатических зон в горах за полярным кругом сводится к смене зоны тундры зоной постоянного мороза.

Верхняя граница леса в районах с сухим континентальным климатом находится выше, чем в районах с влажным океаническим климатом: на экваторе она достигает 3800 м, а в сухих районах субтропиков -- выше 4500 м. От умеренных широт к полярным граница леса быстро снижается в связи с тем, что произрастание леса ограничено средней июльской температурой 10-12° С.

Граница земледелия в горах близка к границе леса; в сухом континентальном климате она проходит значительно выше, чем в морском. В умеренных широтах эта граница проходит на высоте порядка 1500 м. В тропиках и субтропиках полевые культуры выращивают на высоте около 4000 м, а на Тибетском нагорье -- выше 4600 м.

Определенное влияние на климаты оказывает барьерная роль гор. Субмеридионально вытянутые горные хребты в умеренных широтах, способствуют трансформации воздуха, перемещающегося с океанов на сушу. Кордильеры, Скандинавские горы, отрезок Анд в умеренном поясе существенно меняют характер воздействия западного переноса на климаты территорий, находящихся восточнее этих горных систем. Переваливая через горные хребты мУВ прогревается и иссушается, трансформируется из морского в континентальный.

Влияние растительного и снежного покрова на климат

Метеорологические показатели -- температура воздуха, осадки -- определяют развитие органической жизни. Географическая зональность растительности хорошо увязывается с климатом. Однако растительный покров влияет в основном на микроклимат. Так, густой травяной покров уменьшает суточную амплитуду температуры почвы и снижает ее среднюю температуру, тем самым уменьшая суточную амплитуду температуры воздуха. Более существенное влияние на климат оказывает лес; над лесом может даже увеличиваться количество осадков вследствие шероховатости поверхности, над которой течет воздух.

Снежный (ледяной) покров уменьшает потерю тепла почвой и колебания ее температуры. Поверхность снежного покрова отражает солнечную радиацию днем и охлаждается излучением ночью, поэтому она понижает температуру приземного слоя воздуха. Весной на таяние снега тратится большое количество тепла, которое берется из атмосферы, поэтому температура воздуха над снежным покровом остается близкой к нулю. Над снежным покровом наблюдаются инверсии температуры: зимой -- связанные с радиационным выхолаживанием, весной -- с таянием снега. В полярных областях над постоянным снежным покровом даже летом отмечаются инверсии или изотермии.

Таяние снежного покрова обогащает почву влагой и имеет большое значение для климатического режима теплого времени года. Большое альбедо снежного покрова приводит к усилению рассеянной радиации и увеличению суммарной радиации и освещенности.

Области оледенения, занимающие значительные площади в Арктике и Антарктике, благодаря большой отражательной способности снега и льда (альбедо 90 %) сильно снижают температуру воздуха в полярных районах, увеличивая контрасты температуры между высокими и низкими широтами. Под влиянием снежного (ледяного) покрова усиливается климатическая зональность.

Снежный покров -- оказывает непосредственное климатообразующее влияние на холодный период года и косвенное -- на теплый. Это приводит к значительному охлаждению поверхности снега и приземных слоев воздуха. В результате образуется дополнительное выхолаживание приземных слоев, усиливающее суровость зимы. Снежный покров отепляет почву, мощность снежного покрова имеет решающее значение для нормальной перезимовки многолетних растений.

Количество дней со снежным покровом возрастает к северо-востоку Сибири. В этом же направлении усиливается его охлаждающее влияние.

Растительный покров: чем больше выпадает осадков, продолжительнее период вегетации растений, тем больше испарение. Растительность, испаряя влагу, повсюду способствует формированию более умеренной температуры воздуха. Наиболее заметно влияние этого процесса сказывается в провинциях лесной зоны, слабее --в пустынях и тундрах. Степи влияют преимущественно в первой половине теплого периода года, пока имеются запасы влаги в почве.

Лес тормозит передвижение нижних слоев воздуха, рассекает их на отдельные потоки и создает многочисленные местные завихрения.

Вопрос о влиянии облесенности территории на атмосферные осадки нельзя считать вполне выясненным, хотя он обсуждается в литературе несколько десятилетий. В последних работах (С. И. Костин, Г. П. Калинин, О. А. Дроздов, А. П. Бочков) доказывается возможность увеличения осадков под влиянием леса.

Растительный покров, поглощая углекислоту и выделяя кислород, постоянно изменяет газовый состав тропосферы.

3. Климат города

Климат города -- климат, формирующийся под влиянием городской застройки, промышленных предприятий, транспорта.

Причины, приводящие к отличию климата города от климата окружающей местности, -- обилие дыма и пыли над городами; особенности подстилающей поверхности (асфальт, железные крыши) и резкие неровности (строения); дополнительное тепло, выделяющееся при сжигании топлива и в процессе жизнедеятельности большого количества людей.

Загрязнение воздуха городов аэрозолями и примесями приводит к уменьшению притока общей солнечной радиации на 10--15 %

(ультрафиолетовой на 40 %); усилению парникового эффекта (выбросы СО2, СН4 и т.д.), что уменьшает эффективное излучение; снижению прозрачности атмосферы; образованию домовой завесы, что ведет к инверсии температуры и затрудняет вертикальную вентиляцию в городе.

Основными особенностями городской застройки являются: повышенная шероховатость (нагромождение зданий разной высоты), вследствие чего трансформируется скорость и направление ветра; уменьшение альбедо города на 5--10% (темный асфальт); большая теплоемкость материалов зданий, поэтому город медленнее нагревается и медленнее охлаждается; закрытость горизонта, что уменьшает продолжительность солнечного сияния; усиленная конвективность и турбулентность воздуха над городом как следствие неравномерного нагревания.

Согласно расчетам (М.И. Будыко), если бы город был теплоизолирован от окружающей местности, то температура в нем поднялась бы на 10° С.

Выделяется ряд общих черт городского климата. В городе повышена температура воздуха, т.е. город представляет собой «остров тепла». Рост температуры связан с задымлением и повышенным содержанием в воздухе парниковых газов. Интенсивность выделения тепла определяется размером города и численностью населения. В умеренных широтах следствием образования «острова тепла» являются: уменьшение повторяемости экстремально низких температур зимой; удлинение безморозного периода; более позднее образование снежного покрова и более раннее его исчезновение. Наибольшие температурные различия между городом и окружающей местностью, которые наблюдаются в безветренную и малооблачную погоду, практически исчезают при сильном ветре.

Различия температуры в городе и его окрестностях могут привести к возникновению так называемого сельского бриза -- ветра, дующего в сторону города. На улицах возникает циркуляция воздуха, обусловленная неодинаковым нагреванием теневой и солнечной сторон.

Скорость ветра в городе, как правило, меньше, чем за городом, и как следствие в городе уменьшается число дней с метелями. Наблюдаются изменения скорости и направления ветра, особенно в слое воздуха 1-2 м. Причем на распределение скоростей и направление ветра сильно влияет планировка городов.

Над городом повышена облачность и, следовательно, меньше ясных дней, больше дней с туманами, выпадает большее количество осадков и чаще бывают грозы, причем кратковременные из-за местной конвекции. Относительная влажность воздуха над городом меньше, чем над окружающей местностью, вследствие повышения температуры и уменьшения испарения.

Город представляет собой сильно «пересеченную местность», поэтому в каждом его уголке создается свой особый микроклимат.

Городской климат -- пример последствий антропогенного влияния на климат, которое, однако, не ограничивается городской чертой, а сказывается в зоне порядка 10 км и более.

4. Местный климат и микроклимат

Особенности климата в планетарном масштабе -- это макроклимат. Местный климат -- климат менее значительной территории, который формируется над однородной подстилающей поверхностью природного или искусственного ландшафта (леса, поля, долины, небольшого города). Особенности местного климата обычно проявляются в приземном слое воздуха до высоты нескольких сотен метров. К явлениям местного климата относятся местные ветры. Показатели местного климата учитываются в сельскохозяйственном производстве.

Микроклимат -- климат приземного слоя воздуха сравнительно небольшого пространства (например, двора, склона возвышенности, оврага). Изучение микроклимата имеет огромное значение, так как режим метеорологических элементов в приземном слое всегда имеет некоторые особенности, быстро меняющиеся от места к месту.

Изменения количественных значений метеорологических элементов в разных частях приземного слоя воздуха под влиянием неоднородного характера поверхности не вызывают изменений режима погоды, типичного для данной местности в целом, но обусловливают возникновение местных особенностей климата, проявляющихся на незначительном пространстве.

Состояние поверхности, определяющее микроклиматические условия, сказывается, в первую очередь в приземном слое толщиной в несколько десятков метров, где теплообмен между воздухом и почвой особенно активен. Днем приземные слои воздуха нагреваются сильнее, чем вышележащие, а ночью сильнее охлаждаются, поэтому суточные колебания температуры велики. Температура с высотой в этом слое днем понижается, ночью часто наблюдается инверсия. Движение воздуха у поверхности замедлено, что способствует накоплению в нем водяных паров. Особенности нижнего слоя атмосферы хорошо выражены в ясную, безветренную погоду, в пасмурную погоду и при ветре они сглаживаются.

При обычных условиях погоды перемешивание воздуха происходит уже на высоте 1,5-2,0 м над поверхностью, поэтому при наблюдении за температурой и влажностью приземного слоя воздуха приборы устанавливаются в пределах этого слоя.

На формирование микроклимата оказывают влияние неровности рельефа с колебаниями высот от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров (микро- и мезорельеф). На распределение тепла оказывает влияние экспозиция склонов. Неровности рельефа воздействуют на движение воздуха и на распределение осадков. Воздух обтекает препятствия, в результате на наветренной стороне и по сторонам холма скорость ветра увеличивается, а на подветренной стороне ветер стихает. Поэтому особенностью положительных микрорельефов (в отличие от гор) является то, что на подветренной стороне холмов выпадает больше осадков.

Растительность очень усложняет условия теплообмена и обмена влагой в приземном слое. Травяной покров задерживает солнечную радиацию. Растительность задерживает и тепловое излучение поверхности, поэтому температура поверхности под травяным покровом ниже, а амплитуды ее колебаний сглажены. Испарение с общей площади листьев растений, покрывающих участок поверхности земли, может превосходить испарение со свободной водной поверхности, равной этому участку по площади. Большое испарение и слабый обмен объясняют повышенную влажность воздуха среди растений.

Влияние леса на микроклимат сходно с влиянием травяного покрова, но масштабнее. Густой лес пропускает к поверхности земли всего 2-7 % падающей на него радиации. Продолжительность солнечного сияния в лесу снижена до 5-7 ч в день. При этом меняется спектральный состав радиации. Лес холоднее поля летом и немного теплее зимой. Зимой лиственный лес оказывает меньшее влияние на суточные амплитуды колебаний температуры, чем хвойный, влияние которого на тепловой режим весь год примерно одинаково. Влажность воздуха в лесу выше, чем в открытом поле. Лес испаряет меньше влаги, чем сплошной травяной покров на такой же площади. Повышенная влажность воздуха в лесу -- следствие замедленного обмена. Ветер, встречая на пути лес, обтекает его сверху, причем скорость ветра над лесом возрастает. В кронах деревьев ветер стихает, и в лесу под кронами он очень слабый. В тихую, ясную погоду можно наблюдать местный ветер, дующий днем внизу от леса к полю, наверху -- со стороны поля к кронам деревьев; ночью циркуляция воздуха противоположная.



Заключение

Погоду и климат нельзя рассматривать раздельно, так как они взаимосвязаны и описывают состояние атмосферы. Мы рассмотрели погоду и климат, и выяснили влияние различных факторов на их изменение. Ознакомились с понятием микроклимата, и что на него влияет.

Климатические условия на Земле весьма разнообразны, так как различные участки земного шара получают неодинаковое количество лучистой энергии Солнца. Поэтому вполне закономерно, что климат северных широт намного прохладнее, чем тропических. Однако не только широта местности, которая, несомненно, является первым и очень важным географическим фактором климата, лежит в основе распределения температуры воздуха.

Огромное значение имеет также расположение суши и моря, потому как эти две подстилающие поверхности по-разному прогреваются и по-разному отдают тепло. В течение летних месяцев океаны не спеша нагреваются, а затем, в период холодного времени года, делятся своим теплом. Без сомнения, основное тепло достаётся прибрежным районам. Суша же, в отличие от водной поверхности, прогревается и остывает намного быстрее, ведь у нее теплоёмкость намного ниже, чем у воды. Поэтому, вдобавок к широте, очень важной характеристикой местности является её удалённость от океана.



Литература

1. Сидоров В.В. Метеорология и климатология: учебное пособие / Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 146 с.

2. Куцкая Н.Б. Метеорология и климатология. - Л.: Рубежное. РФ ВНУ, 2002. 167 с.

3. Пиловец Г.И. «Метеорология и климатология». Изд. «Новое знание» Минск, 2013. 398 с.

Размещено на Allbest.ru

...