Понятие «климат»
В отличие от понятия «погода» климат является более общим понятием. В научную литературу термин был введен еще во $II$ в. до н.э. древнегреческим астрономом Гиппархом
. В дословном переводе термин означает «наклон». Удивительно, что античные ученые хорошо представляли зависимость физико-географических условий поверхности от наклона солнечных лучей. Они сравнивали климат планеты с положением Греции и считали, что к северу от неё лежит зона умеренного климата, а еще севернее уже идут ледяные пустыни. В южном направлении от Греции располагаются пустыни жаркие, а в Южном полушарии климатическая зональность будет повторяться.
Представления античных ученых о климате господствовали до начала $XIX$ века. На протяжении многих десятилетий понятие «климат» трансформировалось, и в него каждый раз вкладывался новый смысл.
Определение 1
Климат – это многолетний режим погоды.
Это коротенькое определение климата не говорит о том, что оно окончательное. На сегодняшний день нет единого, общепринятого его определения и разные авторы трактуют его по-разному.
Климат зависит от крупных процессов планетарного масштаба – от солнечного облучения поверхности Земли, от тепло- и влагообмена между атмосферой и поверхностью планеты, циркуляции атмосферы, действия биосферы, от особенностей многолетнего снежного покрова и ледников. Неравномерное распределение солнечного тепла на поверхности Земли, её шарообразная форма и вращение вокруг оси привели к огромному многообразию климатических условий. Все эти условия ученые объединили определенным образом и выделили$ 13$ широтных климатических поясов, которые относительно друг друга расположены более или менее симметрично. Неоднородность климатических поясов зависит от их географического положения – расположены они вблизи океана или в глубине континента.
Климат представляет собой сложнейшую систему все компоненты, которой так или иначе оказывают свое влияние и вызывают изменения на обширных территориях.
Этими компонентами являются:
- Атмосфера;
- Гидросфера;
- Биосфера;
- Подстилающая поверхность.
Атмосфера – центральный компонент климатической системы. Процессы, в ней возникающие, сильнейшим образом оказывают влияние на погоду и климат.
С атмосферой очень тесно связан Мировой океан, т.е. гидросфера, которая является вторым важным компонентом климатической системы. Взаимно передавая тепло, они влияют на погодные и климатические условия. Погоды, которые зарождаются в центральных частях океана, распространяются на континенты, а сам океан обладает огромной теплоёмкостью. Медленно нагреваясь, он постепенно отдает свое тепло, являясь тепловым аккумулятором планеты.
В зависимости от того, на какую поверхность падают солнечные лучи, они будут нагревать её или отражаться обратно в атмосферу. Снег и лед обладают наибольшей отражательной способностью.
Непрерывное взаимодействие живого и неживого вещества происходит в одной из самых крупных оболочек Земли – биосфере . Она является средой существования всего органического мира. Действующие в биосфере процессы способствуют образованию кислорода, азота, углекислого газа и в конечном итоге попадают в атмосферу, оказывая свое влияние на климат.
Климатообразующие факторы
Разнообразие климата и его особенности определяются разными географическими условиями и целым рядом факторов, получивших название климатообразующих .
К этим главным факторам относятся:
- Солнечная радиация;
- Циркуляция атмосферы;
- Характер земной поверхности, т.е. рельеф местности.
Замечание 1
Эти факторы определяют климат в любой точке Земли. Важнейшим является солнечная радиация . Только $45$ % радиации достигает поверхности Земли. От тепла, поступающего на поверхность планеты, зависят все жизненные процессы и такие показатели климата как давление, облачность, осадки, циркуляция атмосферы и др.
Через циркуляцию атмосферы происходит не только межширотный обмен воздуха, но и перераспределение его от поверхности в верхние слои атмосферы и обратно. Благодаря воздушным массам происходит перенос облаков, образование ветра и осадков. Воздушные массы перераспределяют давление, температуру, влажность воздуха.
Влияние солнечной радиации и циркуляции атмосферы качественно изменяет такой климатообразующий фактор, как рельеф местности . Для высоких форм рельефа – хребты, горные поднятия – характерны свои специфические особенности: свой температурный режим и свой режим осадков, который зависит от экспозиции, ориентации склонов и высоты хребтов. Горный рельеф выступает механической преградой на пути воздушных масс и фронтов. Иногда горы выступают границами климатических областей, они могут изменить характер атмосферы или исключить возможность обмена воздухом. Благодаря высоким формам рельефа на Земле много таких мест, где осадков выпадает очень много или недостаточно. Например, окраины Центральной Азии защищены мощными горными системами, чем и объясняется сухость её климата.
В горной местности смена климата происходит с высотой – температура становится ниже, падает атмосферное давление, убывает влажность воздуха, до определенной высоты количество осадков увеличивается, а затем сокращается. В результате этих особенностей для горных районов выделяются высотные климатические пояса . Равнинные территории прямого воздействия климатообразующих факторов практически не искажают – получают соответствующее широте количество тепла и не искажают направление движения воздушных масс. Кроме главных климатообразующих факторов на климат будут влиять еще ряд факторов.
Среди них можно назвать :
- Распределение суши и моря;
- Удаленность территории от морей и океанов;
- Морской и континентальный воздух;
- Морские течения.
Изменение климата
В настоящее время мировое сообщество выражает большое беспокойство по поводу изменения климата планеты в $XXI $веке. Повышение средней температуры в атмосфере и в приземном слое является главным изменением, способным оказать отрицательное воздействие на природные экосистемы и на человека. Глобальное потепление становится важной проблемой выживания человечества.
Эта проблема исследуется специализированными международными организациями, широко обсуждается на международных форумах. С $1988$ г. под эгидой ЮНЕП и ВОЗ функционирует международная комиссия по изменению климата (МКИК). Комиссия оценивает все данные по этой проблеме, определяет возможные последствия изменений климата и намечает стратегию реагирования ни них. В $1992$ г. в Рио-де-Жанейро прошла конференция, на которой была принята специальная Конвенция по изменению климата.
В качестве доказательств изменения климата ряд ученых приводит примеры повышения среднемировой температуры – жаркое и засушливое лето, мягкая зима, таяние ледников и повышение уровня Мирового океана, частые и разрушительные тайфуны и ураганы. Проведенные исследования показали, что в $20$-е и $30$-е годы $XX$ века потепление охватило Арктику и прилегающие районы Европы, Азии, Северной Америки.
Замечание 2
Исследования Брукса говорят о том, что климат с середины $XVII$I века стал более влажным, зима стала мягкая, а лето прохладное. Повышение зимней температуры в Арктике и в средних широтах началось с $1850$ г. Зимняя температура в Северной Европе за три месяца повысилась на $2,8$ градуса за первые $30$ лет $XX$ века, а преобладающими были юго-западные ветры. Средняя температура в западной части Арктики за $1931-1935$ гг. повысилась на $9$ градусов по сравнению со второй половиной $XIX$ века. В результате граница распространения льдов отступила на север. Сказать, как долго эти климатические условия будут продолжаться, никто не может, как никто не может назвать точных причин этих климатических изменений. Но, все-таки, попытки объяснения колебаний климата есть. Солнце является главной движущей силой климата. В результате того, что земная поверхность нагревается неравномерно, происходит образование ветров и течений в океане. Солнечная активность сопровождается магнитными бурями и потеплением.
Изменение орбиты Земли, изменение магнитного поля, изменение размеров океанов и материков, извержение вулканов оказывают большое влияние на климат планеты. Эти причины естественные. Именно они изменяли климат и в геологические эпохи и до недавнего времени. Они определяли начало и конец долговременных климатических циклов как, например, ледниковые периоды. Солнечная и вулканическая активность объясняет половину температурных изменений до $1950$ г. – повышение температуры связано с солнечной активностью, а её понижение связано с вулканической деятельностью. Во второй половине $XX$ в. ученые добавили еще один фактор – антропогенный , связанный с деятельностью человека. Результатом действия этого фактора стало усиление парникового эффекта , оказавшего влияние на изменение климата в $8$ раз выше влияния изменений солнечной активности за последние два столетия. Проблема существует, и над её решением работают ученые разных стран, включая Россию.
Климат — это многолетний режим погоды, характерный для той или иной местности. Он проявляется в закономерной смене всех наблюдаемых в этой местности типов погоды.
Климат оказывает влияние на живую и неживую природу. В тесной зависимости от климата находятся водные объекты, почва, растительность, животные. Отдельные отрасли экономики, прежде всего сельское хозяйство, также очень сильно зависят от климата.
Климат формируется в результате взаимодействия многих факторов: количества солнечной радиации, поступающей на земную поверхность; циркуляции атмосферы; характера подстилающей поверхности. При этом климатообразующие факторы сами зависят от географических условий данной местности, прежде всего от географической широты .
Географическая широта местности определяет угол падения солнечных лучей, получение определенного количества тепла. Однако получение тепла от Солнца зависит еше и от близости океана . В местах, находящихся вдали от океанов, осадков выпадает немного, да и режим их выпадения отличается неравномерностью (в теплый период больше, чем в холодный), облачность невысокая, зима холодная, лето теплое, годовая амплитуда температуры большая. Такой климат называется континентальным, так как он типичен для мест, расположенных в глубине континентов. Над водной поверхностью формируется морской климат, для которого характерны: плавный ход температуры воздуха, с небольшими суточными и годовыми амплитудами температур, большая облачность, равномерное и достаточно большое количество атмосферных осадков.
Большое влияние на климат оказывают и морские течения . Теплые течения согревают атмосферу в тех районах, где они протекают. Так, например, теплое Северо-Атлантическое течение создает благоприятные условия для произрастания лесов в южной части Скандинавского полуострова, при этом большая часть острова Гренландия, лежащего примерно на тех же широтах, что и Скандинавский полуостров, но находящегося вне зоны влияния теплого течения, круглый год покрыта толстым слоем льда.
Большая роль в формировании климата принадлежит рельефу . Вы уже знаете, что с подъемом местности на каждый километр температура воздуха понижается на 5-6 °С. Поэтому на высокогорных склонах Памира средняя годовая температура — 1 °С, хотя находится он чуть севернее тропика.
Большое влияние на климат оказывает расположение горных хребтов. Например, Кавказские горы задерживают влажные морские ветры, и на их наветренных склонах, обращенных к Черному морю, выпадает значительно больше осадков, чем на подветренных. При этом горы служат препятствием для холодных северных ветров.
Проявляется зависимость климата и от господствующих ветров . На территории Восточно-Европейской равнины в течение почти всего года преобладают западные ветры, приходящие с Атлантического океана, поэтому зимы на этой территории сравнительно мягкие.
Районы Дальнего Востока находятся под действием муссонов. Зимой здесь постоянно дуют ветры из глубины материка. Они холодные и очень сухие, поэтому осадков выпадает мало. Летом, наоборот, ветры приносят с Тихого океана много влаги. Осенью, когда ветер с океана утихает, погода обычно стоит солнечная, тихая. Это лучшее время года в данном районе.
Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений за погодой (в умеренных широтах используются 25-50-летние ряды; в тропиках их длительность может быть меньше), 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 (росу, гололед, туманы, грозы, метели и пр.). В XX в. в число климатических показателей вошли характеристики элементов теплового баланса земной поверхности, таких как суммарная солнечная радиация, радиационный баланс, величины теплообмена между земной поверхностью и атмосферой, затраты тепла на испарение. Применяются также комплексные показатели, т. е. функции нескольких элементов: различные коэффициенты, факторы, индексы (например, континентальности, засушливости, увлажнения) и пр.
Климатические пояса
Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и пр. носят название климатических норм: соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет и пр. рассматриваются как отклонение от этих норм.
Карты с показателями климата называют климатическими (карта распределения температуры, карта распределения давления и др.).
В зависимости от температурных условий, преобладающих воздушных масс и ветров выделяют климатические пояса .
Основными климатическими поясами являются:
- экваториальный;
- два тропических;
- два умеренных;
- арктический и антарктический.
Между основными поясами расположены переходные климатические пояса: субэкваториальный, субтропический, субарктический, субантарктический. В переходных поясах воздушные массы меняются по сезонам. Они поступают сюда из соседних поясов, поэтому климат субэкваториального пояса летом сходен с климатом экваториального пояса, а зимой — с климатом тропического; климат субтропических поясов летом сходен с климатом тропических, а зимой — с климатом умеренных поясов. Это связано с сезонным перемещением над земным шаром поясов атмосферного давления вслед за Солнцем: летом — к северу, зимой — к югу.
Климатические пояса подразделяются на климатические области . Так, например, в тропическом поясе Африки выделяют области тропического сухого и тропического влажного климата, а в Евразии субтропический пояс подразделяется на области средиземноморского, континентального и муссонного климата. В горных областях формируется высотная поясность вследствие того, что с высотой температура воздуха понижается.
Разнообразие климатов Земли
Классификация климатов дает упорядоченную систему для характеристики типов климата, их районирования и картографирования. Приведем примеры типов климата, преобладающих на обширных территориях (табл. 1).
Арктический и антарктический климатические пояса
Антарктический и арктический климат господствует в Гренландии и Антарктиде, где средние месячные температуры ниже О °С. В темное зимнее время года эти регионы совершенно не получают солнечной радиации, хотя там бывают сумерки и полярные сияния. Даже летом солнечные лучи падают на земную поверхность под небольшим углом, что снижает эффективность прогрева. Большая часть приходящей солнечной радиации отражается льдом. Как летом, так и зимой в возвышенных районах Антарктического ледникового покрова преобладают низкие температуры. Климат внутренних районов Антарктиды гораздо холоднее климата Арктики, поскольку южный материк отличается большими размерами и высотами, а Северный Ледовитый океан смягчает климат, несмотря на широкое распространение паковых льдов. Летом во время коротких потеплений дрейфующий лед иногда тает. Осадки на ледниковых покровах выпадают в виде снега или мелких частичек ледяного тумана. Внутренние районы ежегодно получают всего 50-125 мм осадков, но на побережье может выпадать и более 500 мм. Иногда циклоны приносят в эти районы облачность и снег. Снегопады часто сопровождаются сильными ветрами, которые переносят значительные массы снега, сдувая его со скат. Сильные стоковые ветры с метелями дуют с холодного ледникового шита, вынося снег на побережье.
Таблица 1. Климаты Земли|
Тип климата |
Клима-тический пояс |
Сред-няя темпе-ратура, °С |
Режим и коли-чество атмо-сферных осадков, мм |
Циркуляция атмосферы |
Территория |
|
|
Экваториальный |
Эквато-риальный |
В течение года. 2000 |
В области пониженного атмосферного давления формируются теплые и влажные экваториальные воздушные массы |
Экваториальные области Африки, Южной Америки и Океании |
||
|
Тропический муссонный |
Субэква-ториальный |
Преиму-щественно во время летнего муссона, 2000 |
Южная и Юго-Восточная Азия, Западная и Центральная Африка, Северная Австралия |
|||
|
Тропический сухой |
Тропи-ческий |
В течение года, 200 |
Северная Африка, Центральная Австралия |
|||
|
Средиземноморский |
Субтро-пический |
Преиму-щественно зимой, 500 |
Летом — антициклоны при высоком атмосферном давлении; зимой — циклоническая деятельность |
Средиземноморье, Южный берег Крыма, Южная Африка, Юго-Западная Австралия, Западная Калифорния |
||
|
Субтропический сухой |
Субтро-пический |
В течение года. 120 |
Сухие континентальные воздушные массы |
Внутренние части материков |
||
|
Умеренный морской |
Умеренный |
В течение года. 1000 |
Западные ветры |
Западные части Евразии и Северной Америки |
||
|
Умеренный континентальный |
Умеренный |
В течение года. 400 |
Западные ветры |
Внутренние части материков |
||
|
Умеренный муссонный |
Умеренный |
Преиму-щественно во время летнего муссона, 560 |
Восточная окраина Евразии |
|||
|
Субарктический |
Субарк-тический |
В течение года, 200 |
Преобладают циклоны |
Северные окраины Евразии и Северной Америки |
||
|
Арктический (антарктический) |
Аркти-ческий (антарк-тический) |
В течение года, 100 |
Преобладают антициклоны |
Акватория Северного Ледовитого океана и материк Австралия |
||
Субарктический континентальный климат формируется на севере материков (см. климатическую карту атласа). Зимой здесь преобладает арктический воздух, который образуется в областях высокого давления. На восточные районы Канады арктический воздух распространяется из Арктики.
Континентальный субрктический климат в Азии характеризуется самой большой на земном шаре годовой амплитудой температуры воздуха (60-65 °С). Континентальность климата достигает здесь предельной величины.
Средняя температура в январе изменяется по территории от -28 до -50 °С, а в низинах и котловинах вследствие застаивания воздуха его температура еше ниже. В Оймяконе (Якутия) зарегистрирована рекордная для Северного полушария отрицательная температура воздуха (-71 °С). Воздух очень сухой.
Лето в субарктическом поясе хотя и короткое, но довольно теплое. Средняя месячная температура в июле составляет от 12 до 18 °С (дневной максимум — 20-25 °С). За лето выпадает больше половины годовой суммы осадков, составляющей на равнинной территории 200-300 мм, а на наветренных склонах возвышенностей — до 500 мм в год.
Климат субарктического пояса Северной Америки менее континентален по сравнению с соответствующим климатом Азии. Здесь менее холодная зима и более холодное лето.
Умеренный климатический пояс
Умеренный климат западных побережий материков имеет ярко выраженные черты морского климата и характеризуется преобладанием морских воздушных масс в течение всего года. Он наблюдается на Атлантическом побережье Европы и Тихоокеанском побережье Северной Америки. Кордильеры являются естественной границей, отделяющей побережье с морским типом климата от внутриконтинентальных районов. Европейское побережье, кроме Скандинавии, открыто для свободного доступа морского умеренного воздуха.
Постоянный перенос морского воздуха сопровождается большой облачностью и обусловливает затяжные весны, в отличие от внутри континентальных районов Евразии.
Зима в умеренном поясе на западных побережьях теплая. Отепляющее влияние океанов усиливается теплыми морскими течениями, омывающими западные берега материков. Средняя температура в январе — положительная и изменяется по территории с севера на юг от 0 до 6 °С. При вторжениях арктического воздуха она может понижаться (на Скандинавском побережье до -25 °С, а на французском — до -17 °С). При распространении тропического воздуха к северу температура резко повышается (например, она нередко доходит до 10 °С). Зимой на западном побережье Скандинавии отмечаются большие положительные отклонения температуры от средней широтной (на 20 °С). Аномалия температуры на Тихоокеанском побережье Северной Америки меньше и составляет не более 12 °С.
Лето редко бывает жарким. Средняя температура в июле составляет 15-16 °С.
Даже днем температура воздуха редко превышает 30 °С. Из-за частых циклонов для всех сезонов характерна пасмурная и дождливая погода. Особенно много пасмурных дней бывает на западном побережье Северной Америки, где перед горными системами Кордильер циклоны вынуждены замедлять свое движение. В связи с этим большим однообразием характеризуется режим погоды на юге Аляски, где нет времен года в нашем понимании. Там царствует вечная осень, и о наступлении зимы или лета напоминают лишь растения. Годовое количество осадков составляет от 600 до 1000 мм, а на склонах горных хребтов — от 2000 до 6000 мм.
В условиях достаточного увлажнения на побережьях развиты широколиственные леса, а в условиях избыточного — хвойные. Недостаток летнего тепла снижает верхнюю границу леса в горах до 500-700 м над уровнем моря.
Умеренный климат восточных побережий материков имеет муссонные черты и сопровождается сезонной сменой ветров: зимой преобладают северо-западные потоки, летом — юго-восточные. Он хорошо выражен на восточном побережье Евразии.
Зимой с северо-западным ветром на побережье материка распространяется холодный континентальный умеренный воздух, что является причиной низкой средней температуры зимних месяцев (от -20 до -25 °С). Преобладает ясная, сухая, ветреная погода. В южных районах побережья осадков мало. Север Приамурья, Сахалин и Камчатка нередко попадают под влияние циклонов, перемещающихся над Тихим океаном. Поэтому зимой там мощный снежный покров, особенно на Камчатке, где его максимальная высота достигает 2 м.
Летом с юго-восточным ветром на побережье Евразии распространяется морской умеренный воздух. Лето теплое, со средней температурой июля от 14 до 18 °С. Часты осадки, которые обусловлены циклонической деятельностью. Годовое их количество составляет 600-1000 мм, причем большая часть выпадает летом. В это время года часты туманы.
В отличие от Евразии, восточное побережье Северной Америки характеризуется морскими чертами климата, которые выражаются в преобладании зимних осадков и морском типе годового хода температуры воздуха: минимум наступает в феврале, а максимум — в августе, когда океан наиболее теплый.
Канадский антициклон, в отличие от Азиатского, неустойчив. Он образуется вдали от побережья и часто прерывается циклонами. Зима здесь мягкая, многоснежная, сырая и ветреная. В снежные зимы высота сугробов достигает 2,5 м. При южном ветре часто бывает гололедица. Поэтому некоторые улицы отдельных городов на востоке Канады имеют железные перила для пешеходов. Лето прохладное и дождливое. Годовое количество осадков — 1000 мм.
Умеренный континентальный климат наиболее отчетливо выражен на Евроазиатском материке, особенно в районах Сибири, Забайкалья, севера Монголии, а также на территории Великих равнин в Северной Америке.
Особенностью умеренного континентального климата является большая годовая амплитуда температуры воздуха, которая может достигать 50-60 °С. В зимние месяцы при отрицательном радиационном балансе происходит выхолаживание земной поверхности. Особенно велико охлаждающее влияние поверхности суши на приземные слои воздуха в Азии, где зимой образуется мощный Азиатский антициклон и преобладает малооблачная, безветренная погода. Формирующийся в области антициклона умеренный континентальный воздух имеет низкую температуру (-0°...-40 °С). В долинах и котловинах вследствие радиационного выхолаживания температура воздуха может понижаться до -60 °С.
В середине зимы континентальный воздух в нижних слоях становится даже холоднее арктического. Этот очень холодный воздух Азиатского антициклона распространяется на Западную Сибирь, Казахстан, юго-восточные районы Европы.
Зимний Канадский антициклон по сравнению с Азиатским антициклоном менее устойчив из-за меньших размеров Североамериканского материка. Зимы здесь менее суровы, и их суровость не возрастает к центру материка, как в Азии, а, наоборот, несколько уменьшается в связи с частым прохождением циклонов. Континентальный умеренный воздух в Северной Америке имеет более высокую температуру, чем континентальный умеренный воздух в Азии.
На формирование континентального умеренного климата существенное влияние оказывают географические особенности территории материков. В Северной Америке горные хребты Кордильер являются естественной границей, отделяющей побережье с морским климатом от внутри материковых районов с континентальным климатом. В Евразии умеренный континентальный климат формируется на огромном пространстве суши, примерно от 20 до 120° в. д. В отличие от Северной Америки Европа открыта для свободного проникновения морского воздуха с Атлантики глубоко во внутренние районы. Этому способствует не только западный перенос воздушных масс, господствующий в умеренных широтах, но и равнинный характер рельефа, сильная изрезан- ность побережий и глубокое проникновение в сушу Балтийского и Северного морей. Поэтому над Европой формируется умеренный климат меньшей степени континентальности по сравнению с Азией.
Зимой морской атлантический воздух, перемещающийся над холодной поверхностью суши умеренных широт Европы, долго сохраняет свои физические свойства, и его влияние распространяется на всю Европу. Зимой по мере ослабления атлантического влияния температура воздуха с запада на восток понижается. В Берлине она составляет в январе 0 °С, в Варшаве -3 °С, в Москве -11 °С. При этом изотермы над Европой имеют меридиональную направленность.
Обращенность Евразии и Северной Америки широким фронтом к Арктическому бассейну способствует глубокому проникновению на материки холодных воздушных масс в течение всего года. Интенсивный меридиональный перенос воздушных масс особенно характерен для Северной Америки, где часто арктический и тропический воздух сменяют друг друга.
Тропический воздух, поступающий на равнины Северной Америки с южными циклонами, также медленно трансформируется из-за большой скорости его перемещения, большого влагосодержания и сплошной низкой облачности.
Зимой следствием интенсивной меридиональной циркуляции воздушных масс являются так называемые «скачки» температур, их большая межсуточная амплитуда, особенно в районах, где часты циклоны: на севере Европы и Западной Сибири, Великих равнинах Северной Америки.
В холодный период выпадают в виде снега, формируется снежный покров, который предохраняет почву от глубокого промерзания и создает запас влаги весной. Высота снежного покрова зависит от продолжительности его залегания и количества выпадающих осадков. В Европе устойчивый снежный покров на равнинной территории образуется к востоку от Варшавы, максимальная высота его достигает 90 см в северо-восточных районах Европы и Западной Сибири. В центре Русской равнины высота снежного покрова составляет 30-35 см, а в Забайкалье — менее 20 см. На равнинах Монголии, в центре антициклонической области снежный покров образуется лишь в отдельные годы. Отсутствие снега наряду с низкой зимней температурой воздуха обусловливает наличие многолетней мерзлоты, чего больше не наблюдается нигде на земном шаре под этими широтами.
В Северной Америке на Великих равнинах снежный покров незначителен. К востоку от равнин во фронтальных процессах все чаше начинает принимать участие тропический воздух, он обостряет фронтальные процессы, что и вызывает обильные снегопады. В районе Монреаля снежный покров удерживается до четырех месяцев, а высота его достигает 90 см.
Лето в континентальных областях Евразии теплое. Средняя температура июля составляет 18-22 °С. В засушливых районах юго-востока Европы и Средней Азии средняя температура воздуха в июле достигает 24-28 °С.
В Северной Америке континентальный воздух летом несколько холоднее, чем в Азии и Европе. Это связано с меньшей протяженностью материка по широте, большой изрезанностью его северной части заливами и фьордами, обилием крупных озер и более интенсивным по сравнению с внутренними районами Евразии развитием циклонической деятельности.
В умеренном поясе годовое количество осадков на равнинной территории материков изменяется от 300 до 800 мм, на наветренных склонах Альп выпадает более 2000 мм. Большая часть осадков выпадает летом, что связано в первую очередь с увеличением влагосодержания воздуха. В Евразии отмечается уменьшение осадков по территории с запада на восток. Кроме того, количество осадков уменьшается и с севера на юг в связи с уменьшением повторяемости циклонов и увеличением сухости воздуха в этом направлении. В Северной Америке уменьшение осадков по территории отмечается, наоборот, в направлении к западу. Как вы думаете почему?
Большая часть суши в зоне континентального умеренного климата занята горными системами. Это — Альпы, Карпаты, Алтай, Саяны, Кордильеры, Скалистые горы и др. В горных районах климатические условия существенно отличаются от климата равнин. Летом температура воздуха в горах быстро падает с высотой. Зимой при вторжении холодных воздушных масс температура воздуха на равнинах нередко оказывается ниже, чем в горах.
Велико влияние гор на осадки. Осадки увеличиваются на наветренных склонах и на некотором расстоянии перед ними, а на подветренных — ослабевают. Например, различия в годовом количестве осадков между западными и восточными склонами Уральских гор местами достигают 300 мм. В горах с высотой осадки увеличиваются до определенного критического уровня. В Альпах уровень наибольшего количества осадков приходится на высоты около 2000 м, на Кавказе — 2500 м.
Субтропический климатический пояс
Континентальный субтропический климат определяется сезонной сменой умеренного и тропического воздуха. Средняя температура самого холодного месяца в Средней Азии местами ниже нуля, на северо-востоке Китая -5...-10°С. Средняя температура самого теплого месяца лежит в пределах 25-30 °С, при этом дневные максимумы могут превышать 40-45 °С.
Наиболее сильно континентальность климата в режиме температуры воздуха проявляется в южных районах Монголии и на севере Китая, где в зимнее время года расположен центр Азиатского антициклона. Здесь годовая амплитуда температуры воздуха составляет 35-40 °С.
Резко континентальный климат в субтропическом поясе для высокогорных областей Памира и Тибета, высота которых составляет 3,5-4 км. Климат Памира и Тибета характеризуется холодной зимой, прохладным летом и малым количеством осадков.
В Северной Америке континентальный засушливый субтропический климат формируется в замкнутых плато и в межгорных котловинах, расположенных между Береговым и Скалистыми хребтами. Лето жаркое и сухое, особенно на юге, где средняя температура июля выше 30 °С. Абсолютный максимум температуры может достигать 50 °С и выше. В Долине Смерти была зарегистрирована температура +56,7 °С!
Влажный субтропический климат характерен для восточных побережий материков к северу и югу от тропиков. Основные области распространения — юго-восток США, некоторые юго-восточные районы Европы, север Индии и Мьянмы, восточный Китай и южная Япония, северо-восточная Аргентина, Уругвай и юг Бразилии, побережье провинции Натал в ЮАР и восточное побережье Австралии. Лето во влажных субтропиках продолжительное и жаркое, с такими же температурами, как и в тропиках. Средняя температура самого теплого месяца превышает +27 °С, а максимальная +38 °С. Зимы мягкие, со средними месячными температурами выше 0 °С, но случайные заморозки оказывают губительное влияние на плантации овошей и цитрусовых. Во влажных субтропиках средние годовые суммы осадков колеблются от 750 до 2000 мм, распределение осадков по сезонам довольно равномерное. Зимой дожди и редкие снегопады приносятся главным образом циклонами. Летом осадки выпадают в основном в виде грозовых ливней, связанных с мощными затоками теплого и влажного океанического воздуха, характерными для муссонной циркуляции Восточной Азии. Ураганы (или тайфуны) проявляются в конце лета и осенью, особенно в Северном полушарии.
Субтропический климат с сухим летом типичен для западных побережий материков к северу и югу от тропиков. В Южной Европе и Северной Африке такие климатические условия характерны для побережий Средиземного моря, что послужило поводом называть этот климат также средиземноморским . Аналогичный климат в южной Калифорнии, центральных районах Чили, на крайнем юге Африки и в ряде районов на юге Австралии. Во всех этих районах жаркое лето и мягкая зима. Как и во влажных субтропиках, зимой изредка бывают морозы. Во внутренних районах летом температуры значительно выше, чем на побережьях, и часто такие же, как в тропических пустынях. В целом преобладает ясная погода. Летом на побережьях, близ которых проходят океанические течения, нередко бывают туманы. Например, в Сан-Франциско лето прохладное, туманное, а самый теплый месяц — сентябрь. Максимум осадков связан с прохождением циклонов зимой, когда преобладающие воздушные потоки смешаются по направлению к экватору. Влияние антициклонов и нисходящие потоки воздуха над океанами обусловливают сухость летнего сезона. Среднее годовое количество осадков в условиях субтропического климата колеблется от 380 до 900 мм и достигает максимальных величин на побережьях и склонах гор. Летом обычно осадков не хватает для нормального роста деревьев, и поэтому там развивается специфический тип вечнозеленой кустарниковой растительности, известный под названиями маквис, чапараль, мал и, маккия и финбош.
Экваториальный климатический пояс
Экваториальный тип климата распространен в экваториальных широтах в бассейнах Амазонки в Южной Америке и Конго в Африке, на п-ве Малакка и на островах Юго-Восточной Азии. Обычно среднегодовая температура около +26 °С. Из-за высокого полуденного стояния Солнца над горизонтом и одинаковой продолжительности дня в течение всего года сезонные колебания температуры невелики. Влажный воздух, облачность и густой растительный покров препятствуют ночному охлаждению и поддерживают максимальные дневные температуры ниже +37 °С, более низкие, чем в более высоких широтах. Среднее годовое количество осадков во влажных тропиках колеблется от 1500 до 3000 мм и распределяются они по сезонам обычно равномерно. Осадки в основном связаны с внутритропической зоной конвергенции, которая располагается немного севернее экватора. Сезонные смещения этой зоны к северу и югу в некоторых районах приводят к формированию двух максимумов осадков в течение года, разделенных более сухими периодами. Ежедневно тысячи гроз прокатываются над влажными тропиками. В промежутках между ними солнце светит в полную силу.
Климат в пределах поверхности Земли изменяется зонально. Наиболее современная классификация, которая объясняет причины образования того или иного типа климата, разработана Б.П. Алисовым. В её основу положены типы воздушных масс и их перемещение.
Воздушные массы – это значительные объёмы воздуха с определёнными свойствами, главным из которых являются температура и влагосодержание. Свойства воздушных масс определяются свойствами поверхности, над которой они формируются. Воздушные массы формируют тропосферу подобно литосферным плитам, из которых состоит земная кора.
В зависимости от района формирования выделяется четыре основных типа воздушных масс: экваториальные, тропические, умеренные (полярные) и арктические (антарктические). Кроме района формирования имеет значение и характер поверхности (суша или море), над которой скапливается воздух. В соответствии с этим основные зональные типы воздушных масс подразделяются на морские и континентальные.
Арктические воздушные массы формируются в высоких широтах, над ледяной поверхностью полярных стран. Арктический воздух характеризуется низкими температурами и малым содержанием влаги.
Умеренные воздушные массы чётко распределяются на морские и континентальные. Континентальный умеренный воздух отличается низким содержанием влаги, высокими летними и низкими зимними температурами. Морской умеренный воздух формируется над океанами. Он прохладный летом, умеренно холодный зимой и постоянно влажный.
Континентальный тропический воздух образуется над тропическими пустынями. Он жаркий и сухой. Морской воздух отличается менее высокими температурами и значительно большей влажностью.
Экваториальный воздух, формируясь зоне при экваторе и над морем, и над сушей, имеет высокую температуру и влажность.
Воздушные массы постоянно перемещаются вслед за солнцем: в июне – к северу, в январе – к югу. В результате на поверхности земли образуются территории, где в течении года господствует один тип воздушных масс и где воздушные массы сменяют друг друга по сезонам года.
Главным признаком климатического пояса является господство тех или иных типов воздушных масс. подразделяются на основные (в течении года господствует один зональный тип воздушных масс) и переходные (воздушные массы сменяют друг друга по сезонам). Основные климатические пояса обозначаются в соответствии с названиями основных зональных типов воздушных масс. У переходных поясов к названию воздушных масс добавляется приставка «суб».
Основные климатические пояса: экваториальный, тропический, умеренный, арктический (антарктический); переходные: субэкваториальный, субтропический, субарктический.
Все климатические пояса кроме экваториального, парные, то есть имеются и в Северном и в Южном полушариях.
В экваториальном климатическом поясе круглый год господствуют экваториальные воздушные массы, преобладает низкое давление. В течение всего года влажно и жарко. Сезоны года не выражены.
Тропические воздушные массы (жаркие и сухие) круглый год господствуют в тропических поясах. Из-за нисходящего движения воздуха, преобладающего в течение года, выпадает очень мало осадков. Летние температуры здесь выше, чем в экваториальном поясе. Ветры – пассаты.
Для умеренных поясов характерно господство умеренных воздушных масс в течение всего года. Преобладает западный перенос воздуха. Температуры летом положительные, а зимой отрицательные. Вследствие преобладания пониженного давления выпадает много осадков, особенно на океанических побережьях. Зимой осадки выпадают в твёрдом виде (снег, град).
В арктическом (антарктическом) поясе круглый год господствуют холодные и сухие арктические воздушные массы. Характерно нисходящее движение воздуха, северо- и юго-восточные ветры, преобладание в течение года отрицательных температур, постоянный снежный покров.
В субэкваториальном поясе происходит сезонная смена воздушных масс, выражены сезоны года. Лето в связи с приходом экваториальных воздушных масс жаркое и влажное. Зимой господствуют тропические воздушные массы, поэтому тепло, но сухо.
В субтропическом поясе меняются умеренные (летом) и арктические (зимой) воздушные массы. Зима не только суровая, но и сухая. Лето значительно теплее зимы, с большим количеством осадков.
Внутри климатических поясов выделяются климатические области
с разным типами климатов – морским, континентальным, муссонным
. Морской тип климата
формируется под влиянием морских воздушных масс. Для него характерна малая амплитуда температуры воздуха по сезонам года, высокая облачность, относительно большое количество осадков. Континентальный тип климата
формируется вдали от океанского побережья. Он отличается значительной годовой амплитудой температур воздуха, небольшой суммой осадков, отчётливой выраженностью сезонов года. Муссонный тип климата
характеризуется сменой ветров по сезонам года. При этом ветер со сменой сезона меняет направление на противоположное, что сказывается на режиме осадков. Дождливое лето сменяется сухой зимой.
Наибольшее число климатических областей имеется в пределах умеренного и субтропического поясов Северного полушария.
Остались вопросы? Хотите знать больше о климате?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Особенности климата Северной Америки На климат Северной Америки влияют климатообразующие факторы: географическое положение материка, его размеры и конфигурация, рельеф, морские течения. Благодаря географическому положению, размерам и значительной протяженности с севера на юг территория континента входит в состав всех климатических поясов, кроме экваториального. Самая широкая часть материка приходится на умеренные широты. Поэтому климат в умеренном поясе […]
Основные черты климата Африки определяются положением ее большей части в экваториальных и тропических широтах. При высоких температурах воздуха главные различия в климате отдельных регионов определяются количеством осадков, длительностью сезона дождей. Обширные территории испытывают недостаток влаги. Для Африки характерен перенос тропического воздуха пассатами. Высокие берега затрудняют поступление влажных ветров. Западные берега в тропических широтах омываются холодными […]
Климатические пояса Круговорот тепла, влаги и общая циркуляция атмосферы формируют погоду и климат в географической оболочке. Типы воздушных масс, особенности их циркуляции в разных широтах создают условия для формирования климатов Земли. Господство одной воздушной массы в течение года определяет границы климатических поясов. Климатические пояса - это территории, которые сплошной или прерывистой полосой опоясывают Землю; друг […]
На территории этой практически степной, не имеющей выходя к морям страны наиболее континентальный климат: сухая холодная зима с крепкими морозами и сильными ветрами, и жаркое пыльное лето. По высоким равнинам и низкогорьям ещё в древние времена кочевали конные племена. Именно поэтому одним из символов Монголии до сих пор остаётся юрта – переносное жилище из войлока. […]
В прошлом климат Земли неоднократно менялся: эпохи потепления сменялись ледниковыми периодами. Основными причинами таких изменений были перемещения материков, изменение наклона земной оси и скорости вращения нашей планеты. Климаты Земли Климат многолетний режим погоды, характерный для данной территории. Климат более постоянен, чем погода, он остаётся неизменным в течение долгого времени. Представление о климате складывается из многолетних наблюдений за погодой. В разных районах Земли неодинаковы средние температуры […]
Особенности погоды мы ощущаем на себе каждый день, выходя на улицу. Из прогноза погоды мы узнаём о её изменениях, о надвигающихся грозах и ураганах, сильных морозах и снегопадах, дождях и туманах. Погода Погода - состояние тропосферы в данном месте в данное время. Погода характеризуется рядом показателей, которые называют метеорологическими элементами. В их число входят температура и влажность воздуха, атмосферное давление, облачность, скорость […]
Процесс формирования рельефа и климата Рельеф Восточной Европы, современные равнины, низменности и горы сформировались в результате сложного и длительного геологического развития. Наиболее древней структурой кристаллических пород, представляющей геологическую основу Восточной Европы, является Русская платформа, в жестком фундаменте которой относительно рано прекратились горно-образовательные процессы. Это, а также деятельность ледников, объясняет преобладание равнинного ландшафта. Там же, где платформа соприкасалась с […]
Представление о климате какой-либо местности можно получить за период 30-40 лет, поскольку за это время здесь случаются все возможные комбинации погодных условий: очень холодные или теплые зимы, жаркие или прохладные лета, дождливые и сухие сезоны, засухи и годы, когда атмосферных осадков выпадает в полтора-два раза больше нормы. На формирование климата влияют многие факторы. Первичным фактором является солнечная энергия. Известно, что Солнце посылает к […]
янв фев март апр май июнь июль авг сент окт ноя дек Температура днем в градусах Цельсия 13 13 15 18 23 27 30 30 27 23 18 15 Температура ночью в градусах Цельсия 5 6 7 9 13 16 18 18 16 13 10 6 Температура воды в градусах Цельсия 15 14 15 16 […]
Погода на острове Крит умеренная, что характеризует её зиму как дождливую, а лето, жаркое и сухое. Климат острова Крит средиземноморский, умеренный. Особые погодные отличия Крита имеются между горной и прибрежной местностью, а также восточной и западной его частью. В частности прибрежную зону отличает умеренная зима и сухое жаркое лето. Сезон дождей продолжается в период с […]
Климатические условия в разных частях Крыма неодинаковы. Это объясняется влиянием двух основных факторов: гор и омывающих полуостров морей. Горы служат как бы барьером, задерживающим притекающий сюда холодный континентальный и арктический воздух, а море, являясь мощным регулятором тепла, смягчает климат прибрежной полосы. На Южном берегу климат средиземноморского типа. Зима в его западной части теплая, влажная, со […]
Погода в Германии отличается умеренностью климата. Что касается климата в Германии, то он действительно «повернулся лицом» к немецким жителям. Его умеренность позволяет не только наслаждаться теплой немецкой погодой, но и вести хозяйства. Зимы в Германии лишены сильных морозов. Хотя, чем дальше немецкий город расположен от морской линии, тем суровее в Германии погодные условия в зимний […]
Арктический пояс В Арктическом поясе весь год господствуют массы арктического воздуха. Зимой солнечная радиация отсутствует (полярная ночь) или ее приток очень мал из-за низкого положения Солнца. Температура воздуха очень низкая, осадков выпадает мало. Океан покрыт дрейфующими льдами большой сплоченности. Характерна неоднократность метеорологических условий. Летом приток солнечной энергии значителен и непрерывен (полярный день), но высота Солнца […]
К элементам погоды относится температура, давление, ветер, влажность воздуха, дальность видимости, осадки, облачность, которые зональны по своим проявлениям и взаимосвязаны. Температура воздуха напрямую зависит от количества солнечного тепла, поступающего на Землю, что определяется, в первую очередь, географической широтой местности: чем ближе к экватору, тем выше температура воздуха. Ветер - направленное в горизонтальном направление перемещение воздушных […]
Погода - состояние тропосферы в данном месте в данный момент времени. Погода характеризуется совокупностью значений всех рассмотренных метеорологических элементов и редко бывает устойчивой, меняясь в течение суток и на протяжении года. Климат (от греч. Mima - наклон)- многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Климат, в отличие от погоды характеризуется устойчивостью. Ему свойственны не только […]
В направлении с севера на юг наша страна располагается в арктическом, субарктическом и умеренном климатических поясах. Но существенные изменения климата наблюдаются и в пределах каждого пояса: как при движении с запада на восток (климатические области), так и при движении с севера на юг (зональные типы климата). Так, например, выделяются пять подтипов умеренного климатического пояса: умеренно-континентальный, […]
Распределение температур по поверхности Земли зависит от двух факторов: от радиационного баланса и от циркуляции воздушных масс, а это значит, что температура воздуха на территории России сильно меняется по сезонам года. В связи с отрицательным радиационным балансом зимой происходит значительное выхолаживание поверхности. Расположение изотерм января на климатических картах ясно показывает, что их положение мало связано […]
На формирование климата страны оказывают влияние следующие факторы: Географическое положение территории. Именно им определяются основные особенности климата. С географическим положением связана четко выраженная смена температурных условий по сезонам года, различная степень увлажненности, большое разнообразие климатов. От географического положения зависит распределение солнечной радиации и циркуляция воздушных масс. Географическое положение России характеризуется, прежде всего, большой протяженностью с […]
Арктический климатический пояс. Арктический климат. Арктический тип климата представлен на островах Северного Ледовитого океана, и на крайнем севере Сибири. Это арктический климатический пояс и круглый год здесь господствуют арктические воздушные массы. Из-за географического положения территория имеет очень мало солнечной радиации. Зимой, в условиях полярной ночи, поверхность практически не получает солнечного тепла и средние температуры воздуха […]
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос об изменениях климата привлекал внимание многих
исследователей, работы которых были посвящены главным образом сбору и
изучению данных о климатических условиях различных эпох. Исследования
этого направления содержат обширные материалы о климатах прошлого.
Меньше результатов было получено при изучении причин изменений
климата, хотя эти причины уже давно интересовали специалистов, работающих в
данной области. Из-за отсутствия точной теории климата и недостатка,
необходимых для этой цели материалов специальных наблюдений при выяснении
причин изменений климата возникли большие трудности, не преодоленные до
последнего времени. Сейчас не существует общепринятого мнения о причинах
изменений и колебаний климата, как для современной эпохи, так и для
геологического прошлого.
Между тем вопрос о механизме изменений климата приобретает в
настоящее время большое практическое значение, которое он еще недавно не
имел. Установлено, что хозяйственная деятельность человека начала оказывать
влияние глобальные климатические условия, причем это влияние быстро
возрастает. Поэтому возникает необходимость в разработке методов прогноза
изменений климата для того, чтобы предотвратить опасное для человека
ухудшение природных условий.
Очевидно, что такие прогнозы нельзя обосновать только эмпирическими
материалами об изменениях климата в прошлом. Эти материалы могут быть
использованы для оценки климатических условий будущего путем экстраполяции
наблюдаемых сейчас изменений климата. Но этот метод прогноза пригоден лишь
для очень ограниченных интервалов времени из-за нестабильности факторов,
влияющих на климат.
Для разработки надежного метода прогноза климата будущего в
условиях возрастающего влияния хозяйственной деятельности человека на
атмосферные процессы необходимо использование физической теории изменений
климата. Между тем, имеющиеся численные модели метеорологического режима
являются приближенными и их обоснования содержат существенные ограничения.
Очевидно, что эмпирические материалы об изменениях климата имеют
очень большое значение, как для построения, так и для проверки приближенных
теорий изменений климата. Аналогичное положение имеет место в изучении
последствий воздействий на глобальный климат, осуществление которых, по-
видимому, возможно в ближайшем будущем.
Целью настоящей работы является анализ климатов прошлого,
современного и будущего, а также проблем регулирования климата.
Для выполнения поставленной цели нами сформулированы следующие
1. Изучить по литературным источникам климаты прошлых эпох;
2. Ознакомиться с методами изучения и оценки современного климата и климата
будущего;
3. Рассмотреть прогнозы и перспективы климата в будущем и проблемы его
регулирования.
Материалами для выполнения работы послужили монографии и другие
публикации современных отечественных и зарубежных ученых по данной
проблеме.
КЛИМАТЫ ПРОЛОГО
Четвертичный период
Характерной чертой последнего (четвертичного) геологического
периода была большая изменчивость климатических условий, в особенности в
умеренных и высоких широтах. Природные условия этого времени изучены
гораздо подробнее по сравнению с более ранними периодами, но, несмотря на
наличие многих выдающихся достижений в изучении плейстоцена, ряд важных
закономерностей природных процессов этого времени известен еще
недостаточно. К их числу относится, в частности, датировка эпох
похолоданий, с которыми связаны разрастания ледяных покровов на суше и
океанах. В связи с этим оказывается неясным вопрос об общей длительности
плейстоцена, характерной чертой которого было развитие крупных оледенений.
Существенное значение для разработки абсолютной хронологии
четвертичного периода имеют методы изотопного анализа, к числу которых
относятся радиоуглеродный и калиево-аргонный методы. Первый из указанных
методов дает более или менее надежные результаты только для последних 40-50
тыс. лет, то есть для заключительной фазы четвертичного периода. Второй
метод применим для гораздо более продолжительных интервалов времени. Однако
точности результатов его использования заметно меньше, чем радиоуглеродного
Плейстоцену предшествовал длительный процесс похолодания, особенно
заметный в умеренных и высоких широтах. Этот процесс ускорился в последнем
отделе третичного периода - плиоцене, когда, по-видимому, возникли первые
ледяные покровы в полярных зонах северного и южного полушарий.
Из палеографических данных следует, что время образования
оледенений в Антарктиде и Арктике составляет не менее нескольких млн. лет.
Площадь этих ледяных покровов вначале была сравнительно невелика, однако
постепенно возникла тенденция к их распространению в более низкие широты с
последующим отсутствием. Время начала систематических колебаний границ
ледяных покровов по ряду причин определить трудно. Обычно считают, что
перемещения границы льдов начались около 700 тыс. лет тому назад.
Наряду с этим к эпохе активного развития крупных оледенений часто
добавляют более длительный интервал времени – эоплейстоцен, в результате
чего длительность плейстоцена возрастает до 1,8 – 2 млн. лет.
Общее число оледенений, по-видимому, было довольно значительным,
поскольку установленные еще в прошлом веке главные ледниковые эпохи
оказались состоящими из ряда более теплых и холодных интервалов времени,
причем последние интервалы можно рассматривать как самостоятельные
ледниковые эпохи.
Масштабы оледенений различных ледниковых эпох значительно
отличались. При этом заслуживает внимания мнение ряда исследователей, что
эти масштабы имели тенденцию к возрастанию, то есть что оледенение в конце
плейстоцена были крупнее первых четвертичных оледенений.
Лучше всего изучено последнее оледенение, которое происходило
несколько десятков тыс. лет назад. В эту эпоху заметно возросла
засушливость климата.
Возможно, это объяснялось разным уменьшением испарения с поверхности
океанов из-за распространения морских льдов в более низкие широты. В
результате понижалась интенсивность влагооборота, и уменьшалось количество
осадков на суше, на которые влияло увеличение площади материков вследствие
изъятия воды из океанов, израсходованной при образовании материкового,
ледяного покрова. Не подлежит сомнению, что в эпоху последнего оледенения
произошло громадное расширение зоны вечной мерзлоты. Это оледенение
закончилось 10 – 15 тыс. лет тому назад, что обычно считают концом
плейстоцена и началом голоцена – эпохи, в течение которой на природные
условия начала оказывать влияние деятельность человека.
Причины изменений климата
Своеобразные климатические условия четвертичного
времени, по-видимому, возникли из-за содержания углекислого газа в
атмосфере и в результате процесса перемещения континентов и подъема их
уровня, что привело к частичной изоляции Северного полярного океана и
размещению антарктического материка в полярной зоне южного полушария.
Четвертичному периоду предшествовала обусловленная изменениями
поверхности Земли длительная эволюция климата в сторону усиления
термической зональности, что выражалось в снижении температуры воздуха
в умеренных и высоких широтах. В плиоцене на климатические условия
начало оказывать влияние уменьшения концентрации атмосферной
углекислоты, что привело к снижению средней глобальной температуры
воздуха на 2 – 3 градуса (в высоких широтах на 3 – 5). После чего
появились полярные, ледяные покровы, развитие которых привело к
снижению средней глобальной температуры.
По-видимому, по сравнению с изменениями астрономических факторов,
все другие причины оказывали меньшее влияние на колебания климата в
четвертичное время.
Дочетвертичное время
По мере отдаления от нашего времени количество сведений о
климатических условиях прошлого уменьшается, а трудности интерпритации
этих сведений возрастают. Наиболее надежную информацию о климатах
отдаленного прошлого мы имеем из данных о непрерывном существовании на
нашей планете живых организмов. Мало вероятно, чтобы они существовали вне
пределов узкого интервала температуры, от 0 до 50 градусов С, который в
наше время ограничивает активную жизнедеятельность большинства животных и
растений. На этом основании можно думать, что температура поверхности
Земли, нижнего слоя воздуха и верхнего слоя водоемов не выходила из
указанных пределов. Фактические колебания средней температуры поверхности
Земли за длительные интервалы времени были меньше указанного интервала
температур и не превосходили нескольких градусов за десятки млн. лет.
Из этого можно сделать вывод о трудности исследования изменений
термического режима Земли в прошлом по эмпирическим данным, так как
погрешности определения температуры, как методом анализа изотопного
состава, так и другими известными сейчас методами составляют обычно не
меньше нескольких градусов.
Другая трудность изучения климатов прошлого обусловлена неясностью
положения различных областей по отношению к полюсам в результате движения
континентов и возможностью перемещения полюсов.
Климатические условия мезозойской эры и третичного периода
характеризировались двумя основными закономерностями:
1. На протяжении этого времени средняя температура воздуха у земной
поверхности была значительно выше современной, в особенности в
высоких широтах. В соответствии с этим разность температур
воздуха между экватором и полюсами была гораздо меньше
современной;
2. В течение большей части рассматриваемого времени преобладала
тенденция к снижению температуры воздуха, в особенности в высоких
Эти закономерности объясняются изменением содержания
углекислого газа в атмосфере и изменением положения континентов. Более
высокая концентрация углекислого газа обеспечивала повышение средней
температуры воздуха примерно на 5 градусов по сравнению с современными
условиями. Низкий уровень континентов повышал интенсивность меридионального
теплообмена в океанах, что увеличивало температуру воздуха в умеренных и
высоких широтах.
Повышение уровня континентов уменьшало интенсивность
меридионального теплообмена в океанах и приводило к постоянному снижению
температуры в умеренных и высоких широтах.
При общей высокой устойчивости термического режима в
мезозойское и третичное время, обусловленной отсутствием полярных льдов, в
течение сравнительно редко коротких интервалов могли происходить резкие
понижения температуры воздуха и верхних слоев водоемов. Эти понижения были
обусловлены совпадением во времени ряда вулканических извержений взрывного
характера.
Современные изменения климата
Наиболее крупное изменение климата за время
инструментальных наблюдений началось в конце 19 века. Оно характеризовалось
постепенным повышением температуры воздуха на всех широтах северного
полушария во все сезоны года, причем наиболее сильное потепление
происходило в высоких широтах и в холодное время года. Потепление
ускорилось в 10-х годах 20 века и достигло максимума в 30-х годах, когда
средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась приблизительно
на 0,6 градусов по сравнению с концом 19 века. В 40-х годах процесс
потепления сменился похолоданием, которое продолжается до настоящего
времени. Это похолодание было довольно медленным и пока еще не достигло
масштабов предшествующего ему потепления.
Хотя данные о современном изменении климата в южном
полушарии имеют менее определенный характер по сравнению с данными для
в южном полушарии также происходило потепление.
В северном полушарии повышение температуры воздуха
сопровождалось сохранением площади полярных льдов, отсутствием границы
вечной мерзлоты в более высокие широты, продвижением к северу границы леса
и тундры и другими изменениями природных условий.
Существенное значение имело отмечавшееся в эпоху
потепления изменение режима атмосферных осадков. Количество осадков в ряде
районов недостаточного увлажнения при потеплении климата уменьшилось, в
особенности в холодное время года. Это привело к уменьшению стока рек и
падению уровня некоторых замкнутых водоемов.
Особую известность получило произошедшее в 30-х годах
резкое снижение уровня Каспийского моря, обусловленное главным образом
уменьшением стока Волги. Наряду с этим в эпоху потепления во
внутриконтинентальных районах умеренных широт Европы, Азии и Северной
Америки возросла частота засух, охватывающих большие территории.
Потепление, достигшее максимума в 30-х годах, по-
видимому, определялось увеличением прозрачности стратосферы, повысившим
поток солнечной радиации, поступающей в тропосферу (метеорологическую
солнечную постоянную). Это привело к возрастанию средней планетарной
температуры воздуха у земной поверхности.
Изменения температуры воздуха на различных широтах и в
различные сезоны зависели от оптической толщины стратосферного аэрозоля и
от перемещения границы морских полярных льдов. Обусловленное потеплением
отступления морских арктических льдов привело к дополнительному, заметному
повышению температуры воздуха в холодное время года в высоких широтах
северного полушария.
Представляется вероятным, что изменения прозрачности
стратосферы, произошедшие в первой половине 20 века, были связаны с режимом
вулканической деятельности и, в частности, с изменением поступления в
стратосферу продуктов вулканических извержений, включая в особенности
сернистый газ. Хотя этот вывод основан на значительном материале
наблюдений, он однако, является менее очевидным по сравнению с приведенной
выше основной частью объяснения причин потепления.
Следует указать, что это объяснение относится только к
главным чертам изменения климата, которое произошло в первой половине 20
века. Наряду с общими закономерностями процесса изменения климата этот
процесс характеризовался многими особенностями, относящимися к колебаниям
климата за более короткие периоды времени и к колебаниям климата в
отдельных географических районах.
Но такие колебания климата были в значительной мере
обусловлены изменениями циркуляций атмосферы и гидросферы, которые имели в
некоторых случаях случайный характер, а в других случаях были следствием
автоколебальных процессов.
Есть основания думать, что в последние 20-30 лет
изменения климата начали в известной мере зависеть от деятельности
человека. Хотя потепление первой половины 20 века оказало определенное
влияние на хозяйственную деятельность человека и явилось наиболее крупным
изменением климата за эпоху инструментальных наблюдений, его масштабы были
незначительны по сравнению с теми изменениями климата, которые имели место
в течение голоцена, не говоря уже о плейстоцене, когда развивались крупные
оледенения.
Тем не менее, изучение потепления, произошедшего в
первой половине 20 века, имеет большое значение для выяснения механизма
изменений климата, освещенным массовыми данными надежных инструментальных
наблюдений.
В связи с этим всякая количественная теория
изменений климата должна быть, прежде всего, проверена по материалам,
относящимся к потеплению первой половины 20 века.
Климат будущего
Перспективы изменений климата
При изучении климатических условий будущего следует
сначала остановиться на тех изменениях, которые могут произойти вследствие
естественных причин. Эти изменения могут зависеть от следующих причин:
1. Вулканическая деятельность. Из изучения современных изменений
климата следует, что колебания вулканической активности могут
влиять на климатические условия для периодов времени, равных
годам и десятилетиям. Возможно, также влияние вулканизма на
изменения климата за периоды порядка столетий и за длительные
интервалы времени;
2. Астрономические факторы. Изменение положения поверхности
Земли по отношению к Солнцу создает изменения климата с
временными масштабами в десятки тысяч лет;
3. Состав атмосферного воздуха. В конце третичного и в
четвертичное время, определенное влияние на климат оказывало
внимание скорость этого убывания и соответствующие ему
изменения температуры воздуха, можно заключить, что влияние
естественных изменений содержания углекислоты на климат
существенно для интервалов времени более ста тысяч лет;
4. Строение земной поверхности. Изменение рельефа и связанные с
ними изменения положения берегов морей и океанов могут
заметно изменить климатические условия на больших
пространствах за периоды времени, не меньше сотен тысяч-
миллионов лет;
5. Солнечная постоянная. Оставляя в стороне вопрос о
существовании влияющих на климат короткопериодических
колебаний солнечной постоянной, следует принять во внимание
возможность медленных изменений солнечной радиации,
обусловленных эволюцией солнца. Также изменения могут
существенно влиять на климатические условия за периоды не
менее ста миллионов лет.
Наряду с изменениями, обусловленными внешними
факторами, климатические условия меняются в результате автоколебательных
процессов в системе атмосфера – океан - полярные льды. Также изменения
относятся к периодам времени порядка годов – десятилетий и, возможно, также
к периодам в сотни и даже тысячи лет. Указанные в этом перечне временные
масштабы действия различных факторов на изменения климата в основном
согласуются с аналогичными оценками Митчелла и других авторов. Сейчас
существует проблема предсказания изменений климата в результате
деятельности человека, которая существенно отличается от проблемы прогноза
погоды. Ведь для нее необходимо принять во внимание изменение во времени
показателей хозяйственной деятельности человека. В связи с этим задача
предсказания климата содержит два основных элемента – прогноз развития ряда
аспектов хозяйственной деятельности и расчет тех изменений климата, которые
соответствуют изменению соответствующих показателей деятельности человека.
Возможный экологический кризис
Современная деятельность человека, так же как и его
деятельность в прошлом, существенно изменила природную среду на большей
части нашей планеты, эти изменения до недавнего времени были только суммой
многих локальных воздействий на природные процессы. Они приобрели
планетарный характер не в результате изменения человеком природных
процессов глобального масштаба, а потому, что локальные воздействия
распространились на большие пространства. Иначе говоря, изменение фауны в
Европе и Азии не влияло на фауну Америки, регулирование стока американских
рек не изменило режима стока африканских рек и так далее. Только в самое
последнее время началось воздействие человека на глобальные природные
процессы, изменение которых может оказать влияние на природные условия всей
Принимая во внимание тенденции развития хозяйственной
деятельности человека в современную эпоху, недавно было высказано
предложение, что, дальнейшее развитие этой деятельности может привести к
значительному изменению окружающей среды, в результате которого произойдет
общий кризис экономики и резко сократится численность населения.
К числу крупных проблем относится вопрос о
возможности изменения под влиянием хозяйственной деятельности глобального
климата нашей планеты. Особое значение этого вопроса заключается в том, что
такое изменение может оказать существенное влияние на хозяйственную
деятельность человека раньше всех других глобальных экологических
нарушений.
При определенных условиях влияние хозяйственной
деятельности человека на климат может в сравнительно близком будущем
привести к потеплению, сравнимому с потеплением первой половины 20 века, а
затем намного превзойти это потепление. Таки образом, изменение климата,
возможно, является первым реальным признаком глобального экологического
кризиса, с которым столкнется человечество при стихийном развитии техники и
экономики.
Основной причиной этого кризиса на его первой стадии
будет пераспределение количества осадков, выпадающих в различных районах
земного шара, при их заметном уменьшении во многих районах неустойчивого
увлажнения. Поскольку в этих районах расположены важнейшие области
производства зерновых культур, изменение режима осадков может существенно
затруднить проблему повышения урожайности для обеспечения продовольствием
быстро растущего населения земного шара.
По этой причине вопрос о предотвращения нежелательных
изменений глобального климата является одной из существенных экологических
проблем современности.
Проблема регулирования климата
Для предотвращения неблагоприятных изменений климата,
возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека,
осуществляются различные мероприятия; наиболее широко ведется борьба с
загрязнением атмосферного воздуха. В результате применения во многих
развитых странах различных мер, включающих очистку воздуха, используемого
промышленными предприятиями, транспортными средствами, отопительными
загрязнения воздуха в ряде городов. Однако во многих районах загрязнение
воздуха усиливается, причем, имеется тенденция к росту глобального
загрязнения атмосферы. Это указывает на большие трудности предотвращения
роста количества антропогенного аэрозоля в атмосфере.
Еще труднее были бы задачи (которые пока еще не
ставились) предотвращения увеличения содержания углекислого газа в
атмосфере и роста тепла, выделяемого при преобразованиях энергии,
используемой человеком. Простых технических средств решения этих задач не
существует, кроме ограничений потребления топлива и потребления большинства
видов энергии, что ближайшие десятилетия несовместимо с дальнейшим
техническим прогрессом.
Таким образом, для сохранения существующих
климатических условий в близком будущем окажется необходимым применение
метода регулирования климата. Очевидно, что при наличии такого метода он
мог быть использован также для предотвращения неблагоприятных для народного
хозяйства естественных колебаний климата и в дальнейшем, соответствующем
интересам человечества.
Имеется ряд работ, в которых рассматривались
различные проекты воздействия на климат. Один из крупнейших проектов имеет
целью уничтожение арктических льдов для значительного повышения температуры
в высоких широтах. При обсуждении этого вопроса был выполнен ряд
исследований связи режима полярных льдов с общими климатическими условиями.
Влияние исчезновения полярных льдов на климат будет сложным и не во всех
отношениях благоприятным для деятельности человека. Далеко не все
последствия разрушения полярных льдов для климата и природных условий
различных территорий можно сейчас предсказать с достаточной точностью.
Поэтому, при наличии возможности уничтожить льды это мероприятие
осуществлять в ближайшем будущем нецелесообразно.
Из других путей воздействия на климатические условия
заслуживает внимание возможность изменения атмосферных движений большого
масштаба. Во многих случаях атмосферные движения неустойчивы, в связи с чем
возможны воздействия на них с затратой сравнительно небольшого количества
В других работах упоминаются некоторые методы
воздействия на микроклимат в связи с агрометеорологическими задачами. К их
числу относятся различные способы защиты растений от заморозков, затенение
растений с целью защиты их от перегрева и излишнего испарения влаги,
посадки лесных полос и другие.
В некоторых публикациях упоминаются другие проекты
воздействия на климат. К их числу относятся идеи воздействия на некоторые
морские течения путем строительства гигантских плотин. Но ни один проект
такого рода не имеет достаточного научного обоснования, возможное влияние
их осуществления на климат остается совершенно неясным.
Другие проекты включают предложения о создании
крупных водоемов. Оставляя в стороне вопрос о возможности осуществления
такого проекта, следует отметить, что связанные с ним изменения климата
изучены очень мало.
Можно думать, что некоторые из выше перечисленных
проектов воздействия на климат ограниченных территорий будут доступны для
техники близкого будущего, или целесообразность их осуществления будет
доказана.
Гораздо большие трудности на пути осуществления
воздействий на глобальный климат,то есть на климат всей планеты или ее
значительной части.
Из различных источников путей воздействия на климат,
по-видимому,наиболее доступен для современной техники метод, основанный на
увеличении концентрации аэрозоля в нижней стратосфере. Осуществление этого
воздействия на климат имеет целью предотвратить или ослабить изменения
климата, которые могут возникнуть через несколько десятилетий под влиянием
хозяйственной деятельности человека. Воздействия такого масштаба могут быть
необходимы в 21 веке, когда в результате значительного роста производства
энергии может существенно повысится температура нижних слоев атмосферы.
Уменьшение прозрачности стратосферы в таких условиях может предотвратить
нежелательные изменения климата.
Заключение
Из выше перечисленных материалов можно сделать
вывод,что в современную эпоху глобальный климат уже в некоторой мере
изменен в результате хозяйственной деятельности человека. Эти изменения
обусловлены главным образом увеличением массы аэрозоля и углекислого газа в
атмосфере.
Современные антропогенные изменения глобального климата сравнительно
невелики, что частично объясняется противоположным влиянием на температуру
воздуха роста концентрации аэрозоля и углекислого газа. Тем не менее эти
изменения имеют определенное практическое значение, в основном в связи с
влиянием режима осадков на сельскохозяйственное производство. При
сохранении современных темпов хозяйственного развития антропогенные
изменения могут быстро возрасти и достигнуть масштабов, превышающих
масштабы естественных колебаний климата, происходивших в течение последнего
столетия.
В дальнейшем при этих условиях изменения климата
будут усиливаться, причем в 21 веке они могут стать сравнимыми с
естественными колебаниями климата. Очевидно, что столь значительные
изменения климата могут оказать громадное влияние на природу нашей планеты
и многие стороны хозяйственной деятельности человека.
В связи с этим возникают задачи предсказания
антропогенных изменений климата, которые возникнут при различных вариантах
хозяйственного развития, и разработки методов регулирования климата,
которые должны предотвратить его изменения в нежелательном направлении.
Наличие этих задач существенно изменяет значение исследований изменений
климата и особенно изучения причин этих изменений. Если раньше такие
исследования имели в значительной мере познавательные цели, то сейчас
выясняется необходимость их выполнения для оптимального планирования
развития народного хозяйства.
Следует указать на международный аспект проблемы
антропогенных изменений климата, который приобретает особенно большое
значение при подготовке крупномасштабных воздействий на климат. Воздействие
на глобальный климат приведет к изменению климатических условий на
территорий многих стран, причем характер этих изменений в разных районах
будет различным. В связи с этим в работе Е. К. Федорова неоднократно
указывалось, что осуществление любого крупного проекта воздействия на
климат возможно только на основе международного сотрудничества.
Сейчас есть основания для поставки вопроса о
заключении международного соглашения, запрещающего осуществление
несогласованных воздействий на климат. Такие воздействия должны разрешаться
только на основе проектов, рассмотренных и одобренных ответственными
международными органами. Это соглашение должно охватывать как мероприятия
по направленному воздействию на климат, так и те виды хозяйственной
деятельности человека, которые могут привести к непреднамеренным
применениям глобальных климатических условий.
Литература
Будыко М.И. Изменения климата.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. - 279 с.
Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1980.-
Лосев К.С. Климат: вчера, сегодня... и завтра?- Ленинград,
Гидрометеоиздат, 1985. 173 с.
Монин А.С., Шишков Ю.А. История климата.- Ленинград: Гидрометеоиздат,