Основы климатологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основы климатологии

1. Климатообразующие факторы

Климат - это многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Он формируется под воздействием различных факторов. Среди таких факторов выделяются, в первую очередь, взаимодействие солнечной радиации, общей циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности.

Так, зональное распределение солнечной радиации обуславливает существование климатической зональности (от полюсов к экватору). Общая циркуляция атмосферы обуславливает характер господствующих в данной местности ветров и воздушных масс, перенос и распределение тепла и водяного пара. Постилающая поверхность (вода, суша, растительность, снег, экспозиция склонов), в свою очередь, своеобразно изменяют действие предыдущих факторов при формировании климата различной местности.

В качестве климатических показателей используются:

- продолжительность вегетационного периода (устанавливается по числу дней с активными (эффективными) температурами почвы более +5^о С и воздуха более +10^о С;

- сумма активных температур (более +10^о С) за вегетационный период (900-2500^о С в лесной зоне);

- количество атмосферных осадков за год;

- минимальное количество осадков за вегетационный период;

- радиационный баланс.

В описаниях климата чаще приводятся средние многолетние показатели, но более важное значение могут иметь экстремальные показатели, отображающие, например, пережитую засуху.

Лучше отображают климат совокупные показатели (индексы), объединяющие температуру и осадки, поскольку их влияние взаимосвязано. Так, высокая температура оказывает лимитирующее влияние на лес, если влажность воздуха близка к минимуму. Высокая влажность воздуха при высокой температуре, например, в тропическом дождевом лесу, имеет положительный эффект. Наибольшую известность получили коэффициент увлажнения (КУ) Г.Н. Высоцкого и гидротермический коэффициент (ГК) Г.Т. Селянинова.

Коэффициент увлажнения в лесостепи равен 1, в лесной зоне - более 1, в полупустыне - 0,5.

В районах достаточного увлажнения гидротермический коэффициент равен 1-2, чрезмерного увлажнения 3-4, недостаточного увлажнения - менее 1.

Зависимость роста леса от климата

Для установления потенциальной продуктивности леса предложены модели (уравнения), включающие разные климатические показатели. В этих моделях учитываются средняя продолжительность дня в вегетационном периоде, сумма осадков за год, средняя температура самого холодного и самого теплого месяцев и другие показатели. Однако и более сложные модели плохо работают, поскольку отдельные показатели климата в разных географических условиях неравнозначны. Кроме того, рост леса зависит от всех экологических факторов, и не только от них.

К.Б. Лосицкий и В.С. Чуенков вычислили показатель потенциальной продуктивности (годичный прирост) для древесной породы на 1 кДж/см²/год или на 100^о С активных температур при обеспеченности влагой. Этот показатель, по их мнению, не зависит от климатической зоны, хотя сама зональность с ним связана. Закономерность не является строгой, и ее авторы объясняют это неточностью вычисления радиационного баланса или продуктивности. Но, может быть, более важной причиной здесь является разнообразие набора эдафических и других факторов.

2. Классификация климата

Классификации климата основаны на измерениях показателей температуры и осадков. Известны несколько классификации. В первой из них выделены климатические провинции и 5 типов климата:

- тропический дождливый;

- сухой;

- умеренно тёплый с достаточным увлажнением;

- умеренно холодный с достаточным увлажнением;

- снеговой.

Типы климата, кроме последнего, в зависимости от годового хода осадков разделены на подтипы с равномерным увлажнением f, относительно сухим летом S и сухой зимой W. В подтипах выделены еще вариации климата, в зависимости от летней температуры воздуха. Тип климата обозначается 3 кодовыми буквами, например: Сsb - влажный умеренно теплый климат с сухим летом. По сравнению с другими классификациями, эта более тесно увязана с основными типами растительности, хотя и слабо коррелирует с действительным распространением растительного покрова в том или ином ареале. В США подобные характеристики климата связывают с распространением древесных пород.

Во второй классификации за основу взято соотношение между суммой осадков и эвапотранспирацией (транспирация + физическое испарение). Выделены аридная зона (с нехваткой осадков), гумидная (с избытком осадков) и промежуточные зоны (субгумидная, супергумидная, супераридная). Зоны представлены в виде графиков, на которых разница между кривой осадков во времени (за год) и кривой потенциальной эвапотранспирации (за год) означает сезонный избыток или недостаток влаги.

Нужно иметь в виду, что малое количество осадков само по себе еще не означает аридности: холодные полярные зимы тоже бедны осадками, но они не являются аридными, т.к. здесь низка и испаряемость. Осадки, выпавшие в твёрдой форме, поглощаются растениями не сразу, поэтому для растений, возвышающихся над снегом, зима - это не только холодное, но и сухое время года. Напротив, под снегом царят условия, сходные с морским климатом: растения защищены здесь не только от испарения, но и от колебаний температуры.

Отношение годового количества осадков к годовому испарению носит обобщенный характер, указывающий на гумидный или аридный характер обширной территории.

Распределение растительности по зонам связано с климатом в самом общем виде и за длительный период. Потенциальный ареал видов гораздо шире, чем фактический. Имеют значение история расселения и миграции видов, межвидовая конкуренция. Распространение растительности зависит не только от климата, но и от почвы и других факторов. Поэтому на севере хвойный лес вдоль рек нередко далеко заходит в тундру. В Восточной Европе хвойные леса могут глубоко внедряться в степную зону, где растут на песчаных почвах. На картах такие небольшие отклонения обычно не указываются. Гораздо существеннее могут быть изменения, вызванные воздействием человека.

Наряду с почвенными и биотическими факторами (включая межвидовую конкуренцию), климат как доминирующий фактор оказывает воздействие на процессы, происходящие в растениях и почвах, на генетическую дифференциацию и межвидовую конкуренцию. Кроме того, велико влияние климата как фактора, вызывающего пожары, ветровалы и буреломы.

Третья классификация - это ландшафтно-ботаническая классификация климатов Л.С. Берга

Классификация охватывает сушу. В соответствии с данной классификацией различаются климаты:

- вечного мороза;

- тундры;

- тайги;

- лиственных лесов,

- умеренной зоны;

- муссонный климат умеренных широт;

- степей;

- средиземноморский;

- субтропических лесов;

- внетропических пустынь;

- субтропических пустынь;

- саванн;

- влажного тропического леса.

Климат вечного мороза создается в Арктике (ледяные плато Гренландии, Земля Франца-Иосифа, часть Новой Земли, Северная Земля), в Антарктиде. Годовой радиационный баланс отрицательный. Наиболее тёплой является атлантико-европейская часть Арктики. Средняя температура января на Шпицбергене -13,5° С, средняя температура июля от 2 до 10° С. Климат азиатского сектора Арктики отличается большей континентальностью. Средняя температура января ниже -30° С, июля 2-8° С. Наиболее суровые климатические условия в Гренландии. Толщина льда в центральной части острова 3400 м. Температура января -49° С, июля -13° С, минимальные температуры могут опускаться до -64° С.

Климат Антарктиды более суровый, чем Арктики. Средние температуры в июле-августе на побережье от -15 до -25° С, во внутренних районах -50 … -70° С и ниже. Летом на побережье -5° С (в глубине -28 … -35° С). Осадков на побережье выпадает от 400 до 600 мм в год, во внутренних районах - от 75 мм и менее в год.

Климат тундры. Распространен в крайней северной части Северной Америки, Евразии, на островах Арктического бассейна, в южном полушарии - на Огненной Земле, Фолклендских островах. Нижняя граница совпадает с изотермой 10-12° С самого тёплого месяца в году. Тундра и лесотундра входят в зону арктического воздуха. Большое распространение имеет многолетняя мерзлота. Средняя температура самого холодного месяца от -25 до -35 °С, тёплого месяца - не выше 12 °С. Осадков выпадает менее 200 мм в год. климат беларусь атмосфера берг

Климат тайги. Эта зона в северном полушарии занимает огромное пространство: в Северной Америке - Аляска, Канада, полуостров Лабрадор, в Евразии - Скандинавский полуостров, Финляндия, северо-запад европейской части России, Западная и Восточная Сибирь, за исключением южных районов. Отмечается большая континентальность климата, в Евразии континентальность увеличивается с запада на восток. Зимы суровые. В Верхоянске средняя температура января -50° С, абсолютный минимум - -65…-68° С. Лето сравнительно тёплое. Средняя температура июля выше 10-12° С, в южной части зоны - до 18-20° С. Осадков выпадает 300-600 мм в год.

Климат лиственных лесов умеренной зоны распространен в Северной Америке южнее 50°с.ш. и восточнее 100° з.д., Великобритании, южной части Скандинавского полуострова, в Западной Европе (за исключением Средиземноморья), В восточной Европе, на европейской части России, в южной Америке, Австралии, Новой Зеландии. Лето более тёплое, а зима менее холодная, чем в зоне тайги. Температура самого теплого месяца не выше 20°, осадки - 500-600 мм в год.

Климат степей. Лето в степях жаркое, сухое, осадков не более 450 мм в год, испарение значительное. Степи делятся на степи умеренных широт с прохладной или холодной зимой, степи субтропических и тропических широт с тёплой зимой. В летнее время осадки выпадают в виде ливней. В степях умеренных широт средняя температура самого тёплого месяца достигает 22-24 °С, годовая сумма осадков 200-400 мм, зимой устанавливается снежный покров. Преобладающей воздушной массой в степной зоне является континентальный воздух умеренных широт, трансформирующийся в летнее время в континентальный тропический воздух. Последний преобладает в субтропических и тропических степях.

Средиземноморский климат. Это особый тип климата, создающийся в районе Средиземного моря, а также в других местах земного шара, расположенных на западных побережьях субтропической зоны северного и южного полушарий (на тихоокеанском побережье Калифорнии, в районе Сан-Франциско, на побережье Чили, на южном побережье Австралии и Африки, на южном берегу Крыма). Произрастают кипарис, лавр, магнолии и др. Лето сухое, осадки выпадают зимой - от 300 до 1000 мм в год. Средняя температура самого холодного месяца выше 0 °С, самого теплого - 22-28°С.

Муссонный климат умеренных широт охватывает Приморский край, Сахалин в России, северную половину Японии, Восточный Китай, северную часть Кореи. Летом господствует летний муссон в виде южного и юго-восточного ветра, приносящий влажные массы воздуха с океана. Зимой муссон представляет северный и северо-западный поток холодного воздуха из Сибири, где в это время формируется мощный антициклон. Воздух сухой. Поэтому зимы обычно с ясной и сухой погодой. Средние температуры января до -20° С. Лето тёплое, влажное со средней температурой июля 20-25° С, годовая сумма осадков -600-1000 мм и выше. Южные районы этой зоны теплее.

Климат субтропических лесов. К этой зоне относятся: побережье Мексиканского залива, юго-восточные штаты США; в Южной Америке Боливия, Парагвай, юго-восточная часть Бразилии, Африка, северная Индия, южный Китай, южная Япония, юг Южной Кореи, на северо-восточном берегу Австралии, на Кавказском побережье Черного моря от Сочи к Турции, на южном берегу Каспийского моря. Лето жаркое, сырое. Средняя температура самого холодного месяца не ниже 2° С. Годовая сумма осадков превышает 1000 мм. Максимум осадков приходится преимущественно на летние месяцы, растительность представлена лесами из широколиственных пород с примесью вечнозеленых растений, встречаются лианы.

Климат внетропических пустынь. В эту зону входят Терско-Кумская и Астраханская полупустыни, среднеазиатские пустыни и полупустыни, пустыня Гоби в Азии, пустыни Северной Америки по среднему течению р.Колорадо, полупустыня в Восточной Патагонии (Южная Америка).

Климат характеризуется большой сухостью, осадков - менее 250-300 мм в год. Лето жаркое, сухое, с малой облачностью, но зимы прохладные или холодные. В пустынях Средней Азии средняя температура января от -12° С в северной части до 3° С в южной, средняя температура июля -25-30° С, максимальная - до 45°С.

Растительность - полынь, солянка, саксаул. При искусственном орошении разводят хлопчатник, рис, виноград, урюк, бахчевые и др.

Климат субтропических пустынь. Распространение: пустыни Сахара, Намиб, пустыни Аравии, Атакама (Южная Америка), пустыни в нижнем течении р. Колорадо и в Калифорнии (Северная Америка), пустыня в центральной Австралии. Преобладающей воздушной массой является континентальный тропический воздух. Средняя годовая температуры выше 18° С, местами до 25° С. Лето жаркое, средняя температура самого тёплого месяца 32-38° С и более.

Средняя температура самого холодного месяца не ниже 18° С. Осадков - менее 250 мм за год. В отдельных местах иногда за несколько лет не бывает ни одного дождя. Осадки преимущественно в виде ливней. Часто образуются песчаные бури, сопровождающиеся очень высокой температурой и большой сухостью воздуха. Например, в Сахаре растительность появляется только после сильных ливней. В оазисах произрастает финиковая пальма.

Климат саванн. Саванна - это тропическая лесостепь. Деревья располагаются в виде редкостоя. В сухое время года деревья обычно сбрасывают листву. В начале дождливого периода развивается мощный травянистый покров. Саванны занимают огромные пространства в тропической части Африки и Южной Америки, встречаются на побережье Центральной Америки, в западной части Мадагаскара, в Индостане от 22°с.ш. на юг, на о. Шри-Ланка, на Индокитайском полуострове, в северной части Австралии, на Гавайских островах.

Климат характеризуется сезонной сменной воздушных масс. В летнее время преобладает влажный воздух, приходящий с экватора, в зимнее время - сухой континентальный тропический воздух, приносимый пассатами. Поэтому в летнее время наблюдается влажная с обильными осадками погода, зимой - засушливая. Суточные амплитуды температуры летом малы, зимой увеличиваются. Средняя температура самого теплого месяца в году 25-30 °С и выше, самого холодного - не ниже 15-18 °С. Годовая сумма осадков - 1000 мм. На склонах гор, обращенных в сторону влажных ветров, осадков до 2000 мм и более.

Характерным деревом является баобаб. Возделывают кофе, бананы, сахарный тростник, хлопчатник.

Климат влажного тропического леса. Распространение: Экваториальная Африка, Южная Америка - бассейн р. Амазонки, Большие Антильские острова, восточное побережье Мадагаскара, юго-западное побережье Индии, западное побережье полуострова Индокитай, полуостров Малакка, Большие Зондские острова, Филиппинские острова, Новая Гвинея.

Климат характеризуется высокой постоянной температурой, обильными осадками, выпадающими в течение большей части года. Средняя температура самого холодного месяца выше 18° С, а самого тёплого 26-32° С. Годовые амплитуды температуры очень малы - 1-6°С. Годовое количество осадков 2500-4000 мм, в отдельных районах больше.

Растительность представлена вечнозелеными растениями - кокосовая, саговая пальма, деревья какао, кофейное дерево, каучуконосы и др., деревья, перевитые лианами.

И, наконец, четвёртая классификация - классификация климатов Б.П. Алисова, который предложил выделять климатические зоны и области исходя из условий общей циркуляции атмосферы. 7 основных климатических зон - экваториальную, 2 тропические, 2 умеренные и 2 полярные (по одной в каждом полушарии) - он выделяет как зоны, в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействии воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха.

Между ними имеется 6 переходных зон (по 3 в каждом полушарии), в которых происходит сезонная смена преобладающих воздушных масс. Это 2 субэкваториальные зоны, или зоны тропических (экваториальных) муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой тропический воздух; 2 субтропические зоны, в которых летам преобладает тропический, а зимой умеренный воздух; субарктическая и субантарктическая зоны, в которых летом преобладает умеренный, а зимой арктический или антарктический воздух.

Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов. Так, тропическая зона находится между летним положением тропического фронта и зимним положением полярного фронта. Поэтому она круглый год будет занята преимущественно тропическим воздухом. Субтропическая зона находится между зимним и летним положением полярного фронта, поэтому зимой она будет находиться под преобладающим действием умеренного воздуха, а летом - тропического. Аналогично определяются границы других зон.

В каждой из широтных зон различаются 4 основных типа климата: материковый, океанический, климат западных берегов, климат восточных берегов. Различия между материковым и океаническим климатами обусловлены главным образом различиями в свойствах подстилающей поверхности; в первом случае эти свойства создают континентальные воздушные массы, во втором - морские. Различия между климатами западных и восточных берегов континентов связаны преимущественно с различиями в условиях общей циркуляции атмосферы и, отчасти, с распределением океанических течений.

3. Климат Беларуси и его особенности

Климат Беларуси умеренно-континентальный и его особенности определяются положением территории страны в умеренных широтах, отсутствием горных препятствий, преобладанием равнинного рельефа и преобладанием западных ветров.

Беларусь размещается между 56° и 51° с.ш., что определяет угол падения солнечных лучей, протяженность дня и солнечного освещения. Высота Солнца над горизонтом в течение года изменяется на 47°. Годовая суммарная солнечная радиация составляет 84-97 ккал/см² и увеличивается с севера на юг.

Циркуляция атмосферы над территорией Республики Беларусь характеризуется западным переносом, который может периодически нарушаться меридиональным переносом с севера на юг или с юга на север. Так, зимой западные и северо-западные ветры приносят в основном теплый морской ветер с циклонами, сформированными над Атлантикой, который сопровождается оттепелями, облачностью и осадками. Летом такой воздух также приносит много влаги, но температуру понижает.

Континентальный сухой воздух в Беларусь приходит с востока и юго-востока. Зимой он обуславливает похолодание, а летом - теплую и сухую погоду.

Арктический воздух в Беларусь проникает с циклонами, которые образуются на севере и двигаются на восток. Его поступление характеризуется резким похолоданием. Тропический воздух достигает территории страны значительно реже, но его воздействие приносит потепление весной и в начале осени («бабье лето»).

Среднегодовая скорость ветра в Беларуси составляет на открытых участках 4 м/сек., а в котловинах - около 3 м/сек. Бури и смерчи - редкое явление в Беларуси, но в каждом пункте наблюдается хотя бы раз в год ветер со скоростью 18-20 м/сек.

Температурный режим страны характеризуется положительными среднегодовыми температурами, которые постепенно повышаются с севера на юг (диапазон составляет 4,4° С). Температура (средняя) самого холодного месяца (январь) изменяется от -4,1° С на северо-западе до -8,4° С на северо-востоке. В отдельные дни температура может понижаться до -22-30є С. Средняя температура самого теплого месяца (июль) изменяется от 17° С на севере до 19,7° С на юго-востоке. В некоторые дни температура повышается до 28-32° С.

Беларусь находится в зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков зависит от местности и достигает 500-600 мм на низинах и 600-700 мм на равнинах и возвышенностях. Около 70% осадков выпадает в теплое время года (с апреля по октябрь).

Значительное количество осадков и сравнительно невысокая температура воздуха обуславливают повышенную влажность воздуха. Относительная влажность воздуха превышает 80% в поздне-осенний и зимний периоды во все время суток, а в остальные сезоны - в темное время суток. В весеннее-летний период влажность уменьшается и в 13 часов составляет 50-70%. Высокая влажность воздуха обуславливает частое образование туманов.

В отдельные годы в начале лета могут наблюдаться засухи. В среднем за год количество сухих дней (с влажностью 30% и менее) составляет 3-5 на северо-востоке и 17-19 на крайнем юго-востоке.

Размещено на Allbest.ru