Климат

Анимация сезонных изменений, в том числе снежного покрова в течение года

Среднемесячные температуры поверхности с 1961 по 1990 год. Это пример изменения климата в зависимости от расположения и времени года

Эта статья или раздел нуждается в переработке.
Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с Условиями использования ПермаВики.

Кли́мат (греч. (род. п. κλίματος) — наклон) — многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического местоположения.

Шаблон:Нет АИ 2 Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат — это средняя погода. Таким образом, погода — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет. Основными глобальными геофизическими циклическими процессами, формирующими климатические условия на Земле, являются теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы.

Помимо общего понятия «климат» существуют следующие понятия:

• климат свободной атмосферы — изучается аэроклиматологией.
• Климат приземного слоя воздуха.
• Макроклимат — климат территорий планетарного масштаба.
• Местный климат (мезоклимат) - климат относительно небольших территорий со сравнительно однородными условиями (климат лесного массива, морского побережья, участка реки, города или городского района), городской климат.
• Микроклимат - климат приземного слоя воздуха, обусловленный различиями внутри местного климата, в том числе микроклимат помещений.
• Климат почвы
• фитоклимат — климат растений

Климат изучается наукой климатологией. Изменения климата в прошлом изучает палеоклиматология.

Кроме Земли, понятие «климат» может относиться к другим небесным телам (планетам, их спутникам и астероидам), имеющим атмосферу.

Климатические пояса и типы климата

Климатические пояса Земли по Б. П. Алисову

Климатические пояса и типы климата существенно меняются по широте, начиная от экваториальной зоны и заканчивая полярной, но климатические пояса являются не единственным фактором, также важное влияние оказывает близость моря, система циркуляции атмосферы и высота над уровнем моря. Не следует путать понятия «климатический пояс» и «природная зона».

В России и на территории бывшего СССР использовалась классификация типов климата, созданная в 1956 году известным советским климатологом Б. П. Алисовым. Эта классификация учитывает особенности циркуляции атмосферы. Согласно этой классификации выделяется по четыре основных климатических пояса на каждое полушарие Земли: экваториальный, тропический, умеренный и полярный (в северном полушарии — арктический, в южном полушарии — антарктический). Между основными зонами находятся переходные пояса — субэкваториальный пояс, субтропический, субполярный (субарктический и субантарктический). В этих климатических поясах, в соответствии с преобладающей циркуляцией воздушных масс, можно выделить четыре типа климата: материковый, океанический, климат западных и климат восточных берегов.

Классификация климата по Кёппену

• Экваториальный пояс
  • Экваториальный климат — климат, где ветра слабы, колебания температур невелики (24—28 °С на уровне моря), а осадки очень обильны (от 1,5 тыс. до 5 тыс. мм в год) и выпадают равномерно в течение всего года.
• Субэкваториальный пояс
  • Тропический муссонный климат — здесь летом вместо восточного пассатного переноса между тропиками и экватором возникает западный перенос воздуха (летний муссон), приносящий большую часть осадков. В среднем их выпадает почти столько же, сколько и в экваториальном климате . На обращённых к летнему муссону склонах гор, выпадают осадки, наибольшие для соответствующих районов, самый тёплый месяц как правило бывает непосредственно перед наступлением летнего муссона. Характерен для некоторых районов тропиков (Экваториальная Африка, Южная и Юго-Восточная Азия, Северная Австралия). В Восточной Африке и на Юго-Западе Азии наблюдаются и самые высокие средние годовые температуры на Земле (30—32 °С).
  • Муссонный климат на тропических плато
• Тропический пояс
  • Тропический сухой климат
  • Тропический влажный климат
• Субтропический пояс
  • Средиземноморский климат
  • Субтропический континентальный климат
  • Субтропический муссонный климат
  • Климат высоких субтропических нагорий
  • Субтропический климат океанов

Карта умеренно континентального климата

• Умеренный пояс
  • Умеренный морской климат
  • Умеренно-континентальный климат
  • Умеренный континентальный климат
  • Умеренный резко континентальный климат
  • Умеренный муссонный климат
• Субполярный пояс
  • Субарктический климат
  • Субантарктический климат

Карта климата арктической тундры

• Полярный пояс: Полярный климат
  • Арктический климат
  • Антарктический климат

В мире широко распространена классификация климатов, предложенная русским ученым В. Кёппеном (1846—1940). В её основе лежат режим температуры и степень увлажнения. Согласно этой классификации выделяется восемь климатических поясов с одиннадцатью типами климата. Каждый тип имеет точные параметры значений температуры, количества зимних и летних осадков.. Многие типы климатов по классификации климатов Кёппена известны под названиями, связанными с характерной для данного типа растительностью.

Также в климатологии используются следующие понятия, связанные с характеристикой климата:

• Континентальный климат — «климат, который формируется под воздействием на атмосферу крупных массивов суши; распространён во внутренних областях материков. Для него характерны большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха.»
• Морской климат — «климат, который формируется под воздействием на атмосферу океанических пространств. Наиболее резко выражен над океанами, но распространяется и на районы материков, подвергающиеся частым воздействиям морских воздушных масс.»
• Горные климаты — «климатические условия в горных местностях». Основной причиной отличий климата гор от климата равнин является увеличение высоты над уровнем моря. Помимо этого, важные особенности создаются характером рельефа местности (степенью расчленения, относительной высотой и направлением горных хребтов, экспозицией склонов, шириной и ориентировкой долин), своё влияние оказывают ледники и фирновые поля. Различают собственно горный климат на высотах менее 3000—4000 м и высокогорный климат на больших высотах.
• Аридный климат — «климат пустынь и полупустынь». Здесь наблюдаются большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха; почти полное отсутствие или незначительное количество осадков (100—150 мм в год). Получаемая влага очень быстро испаряется."
• Гумидный климат — климат с избыточным увлажнением, при котором солнечное тепло поступает в количествах, недостаточных для испарения всей влаги, поступающей в виде осадков
• Нивальный климат — «климат, где твёрдых осадков выпадает больше, чем может растаять и испариться.» В результате образуются ледники и сохраняются снежники.
• Солярный климат (радиационный климат) — рассчитываемое теоретически поступление и распределение по земному шару солнечной радиации (без учёта местных климатообразующих факторов
• Муссонный климат — климат, при котором причиной смены времён года является смена направления муссона. Как правило, при мусонном климате бывает обильное осадками лето и очень сухая зима. Только в восточной части Средиземноморья, где летнее направление муссонов — с суши, а зимнее — с моря, основное количество осадков выпадает зимой.
• Пассатный климат

Краткая характеристика климатов России:

• Арктический: t января −24…-30, t лета +2…+5. Осадки — 200—300 мм.
• Субарктический: (до 60 градуса с.ш.). t лета +4…+12. Осадки — 200—400 мм.
• Умеренно континентальный: t января −4…-20, t июля +12…+24. Осадки — 500—800 мм.
• Континентальный климат: t января −15…-25, t июля +15…+26. Осадки — 200—600 мм.
• Резко континентальный: t января −25…-45, t июля +16…+20. Осадки — 200—500 мм.
• Муссонный: t января −15…-30, t июля +10…+20. Осадки 600—800 мм.

Методы изучения

Для выявления особенностей климата, как типичных, так и редко наблюдаемых, необходимы многолетние ряды метеорологических наблюдений. В умеренных широтах используются 25—50-летние ряды; в тропиках их длительность может быть меньше.

Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений за погодой, прежде всего над следующими основными метеорологическими элементами: атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра, температурой и влажностью воздуха, облачностью и атмосферными осадками. Учитывают также продолжительность солнечной радиации, длительность безморозного периода, дальность видимости, температуру верхних слоев почвы и водоёмов, испарение воды с земной поверхности в атмосферу, высоту и состояние снежного покрова, различные атмосферные явления и наземные гидрометеоры (росу, гололёд, туманы, грозы, метели и пр.). В XX веке 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.

Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и прочие носят название климатических норм; соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет и прочее рассматриваются как отклонение от этих норм. Для характеристики климата применяются также комплексные показатели, то есть функции нескольких элементов: различные коэффициенты, факторы, индексы (например, континентальности, засушливости, увлажнения) и пр.

Специальные показатели климата применяются в прикладных отраслях климатологии (например, суммы температур вегетационного периода в агроклиматологии, эффективные температуры в биоклиматологии и технической климатологии, градусо-дни в расчётах отопительных систем и пр.).

Для оценок будущих изменений климата применяют модели общей циркуляции атмосферы.

Климатообразующие факторы

Климат планеты зависит от целого комплекса внешних (астрономических) и внутренних (геофизических, географических, атмосферных) факторов. Большинство внешних факторов влияют на суммарное количество солнечной радиации, получаемой планетой, а также её распределение по сезонам, полушариям и континентам.

Внешние факторы

• Параметры земной орбиты и оси
  • Расстояние между Землёй и Солнцем — определяет количество солнечной энергии, получаемой Землёй.
  • Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты — определяет сезонные изменения.
  • Эксцентриситет орбиты Земли — влияет на распределение тепла между Северным и Южным полушарием, а также на сезонные изменения.

Циклы Миланковича — в ходе своей истории планета Земля регулярно изменяет эксцентриситет своей орбиты, а также направление и угол наклона своей оси. Эти изменения принято называть «циклы Миланковича». Различают 4 цикла Миланковича:

1. Прецессия — поворот земной оси под влиянием притяжения Луны, а также (в меньшей степени) Солнца. Как выяснил Ньютон в своих «Началах», сплюснутость Земли у полюсов приводит к тому, что притяжение внешних тел поворачивает земную ось, которая описывает конус с периодом (по современным данным) примерно 25 776 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;
2. Нутация — долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41 000 лет;
3. Долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93 000 лет;
4. Перемещение перигелия орбиты Земли и восходящего узла орбиты с периодом соответственно 10 и 26 тысяч лет.

Поскольку описанные эффекты являются периодическими с некратным периодом, регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Циклы Миланковича обычно используются для объяснения климатического оптимума голоцена;

• Солнечная активность с 11-летними, вековыми и тысячелетними циклами;
• Различие угла падения солнечных лучей на различных широтах, что влияет на степень прогревания поверхности и следовательно, воздуха;
• Скорость вращения Земли практически не изменяется, является постоянно действующим фактором. Благодаря вращению Земли существуют пассаты и муссоны, а также образуются циклоны;
• Приливы и отливы вызванные действием Луны;
• Падения астероидов или других крупных небесных тел.

Внутренние факторы

• Конфигурация и взаимное расположение океанов и континентов — появление континента в полярных широтах может привести к покровному оледенению, и изъятию значительного количества воды из ежедневного круговорота, также образование суперконтинентов Пангей всегда сопровождался общей аридизацией климата, нередко на фоне оледенения, также расположение континентов оказывает большое влияние на систему океанских течений;
• Извержения вулканов способны вызвать кратковременное изменение климата, вплоть до вулканической зимы;
• Альбедо земной атмосферы и поверхности влияет на количество отражённых солнечных лучей;
• Воздушные массы (в зависимости от свойств воздушных масс определяется сезонность выпадения осадков и состояния тропосферы);
• Влияние океанов и морей (если местность отдалена от морей и океанов, то увеличивается континентальность климата. Наличие рядом океанов смягчает климат местности, исключение — наличие холодных течений);
• Характер подстилающей поверхности (рельеф, особенности ландшафта, наличие и состояние ледовых покровов);
• Деятельность человека (сжигание топлива, выброс различных газов, сельскохозяйственная деятельность, уничтожение лесов, урбанизация).
• Тепловые потоки планеты.

Циркуляция атмосферы

Конденсация и испарение — важные элементы круговорота воды в природе

 

Общая циркуляция атмосферы — совокупность крупномасштабных воздушных течений над земной поверхностью. В тропосфере к ним относят пассаты, муссоны, а также переносы воздушных масс, связанные с циклонами и антициклонами. Циркуляция атмосферы существует из-за неравномерного распределения атмосферного давления, вызванного тем, что на разных широтах Земли её поверхность по-разному прогревается солнцем и земная поверхность имеет различные физические свойства, особенно из-за её разделения на сушу и море. В результате обмена теплом между земной поверхностью и атмосферой из-за неравномерного распределения тепла, существует постоянная циркуляция атмосферы. Энергия циркуляции атмосферы постоянно расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечного излучения. В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах. Движение воздуха происходит из зоны высокого атмосферного давления в зону низкого атмосферного давления. Так как чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается, в нижних слоях атмосферы существует преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору. Однако, Земля также вращается вокруг своей оси, поэтому на движущийся воздух действует сила Кориолиса и отклоняет это движение к западу. В верхних слоях тропосферы образуется обратное движение воздушных масс: от экватора к полюсам. Его кориолисова сила постоянно отклоняет к востоку, и чем дальше, тем больше. И в районах около 30 градусов северной и южной широты движение становится направленным с запада на восток параллельно экватору. В результате попавшему в эти широты воздуху некуда деваться на такой высоте, и он опускается вниз к земле. Здесь образуется область наиболее высокого давления. Таким образом образуются пассаты — постоянные ветры, дующие по направлению к экватору и на запад, и так как заворачивающая сила действует постоянно, при приближении к экватору пассаты дуют почти параллельно ему. Воздушные течения верхних слоёв, направленные от экватора к тропикам, называются антипассатами. Пассаты и антипассаты как бы образуют воздушное колесо, по которому поддерживается непрерывный круговорот воздуха между экватором и тропиками. В течение года эта зона смещается от экватора в более нагретое летнее полушарие. В результате в некоторых местах, особенно в бассейне Индийского океана, где основное направление переноса воздуха зимой — с запада на восток, летом оно заменяется противоположным. Такие переносы воздуха называются тропическими муссонами. Циклоническая деятельность связывает зону тропической циркуляции с циркуляцией в умеренных широтах и между ними происходит обмен тёплым и холодным воздухом. В результате междуширотного обмена воздухом происходит перенос тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, что приводит к сохранению теплового равновесия на Земле.

На самом деле циркуляция атмосферы непрерывно изменяется, как из-за сезонных изменений в распределении тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и из-за образования и перемещения в атмосфере циклонов и антициклонов. Циклоны и антициклоны перемещаются в общем по направлению к востоку, при этом циклоны отклоняются в сторону полюсов, а антициклоны — в сторону от полюсов.

Таким образом образуются:

• зоны повышенного давления:
  • по обе стороны от экватора на широтах около 35 градусов;
  • в районе полюсов на широтах выше 65 градусов .
• зоны пониженного давления:
  • экваториальная депрессия — вдоль экватора;
  • субполярные депрессии — в субполярных широтах.

Этому распределению давления соответствуют западный перенос в умеренных широтах и восточный перенос в тропических и высоких широтах. В Южном полушарии, зональность циркуляции атмосферы выражена лучше, чем в Северном, так как там в основном океаны. Ветер в пассатах изменяется слабо и эти изменения мало меняют характер циркуляции. Но иногда (в среднем около 80 раз в год) в некоторых районах внутритропической зоны конвергенции («промежуточная зона примерной ширины в несколько сотен км между пассатами Северного и Южного полушарий»), развиваются сильнейшие вихри — циклоны тропические (тропические ураганы), которые резко, даже катастрофически, меняют установившийся режим циркуляции и погоду на своём пути в тропиках, а иногда даже за их пределами. Во внетропических широтах циклоны менее интенсивны, чем тропические. Развитие и прохождение циклонов и антициклонов — явление повседневное. Меридиональные составляющие циркуляции атмосферы, связанные с циклонической деятельностью во внетропических широтах, быстро и часто меняются. Однако бывает, что в течение нескольких суток и иногда даже недель обширные и высокие циклоны и антициклоны почти не меняют своё положение. Тогда происходят противоположно направленные длительные меридиональные переносы воздуха, иногда во всей толще тропосферы, которые распространяются над большими площадями и даже над всем полушарием. Поэтому во внетропических широтах различают два основных типа циркуляции над полушарием или большим его сектором: зональный, с преобладанием зонального, чаще всего западного переноса, и меридиональный, со смежными переносами воздуха по направлению к низким и высоким широтам. Меридиональный тип циркуляции осуществляет значительно больший междуширотный перенос тепла, чем зональный.

Циркуляция атмосферы также обеспечивает распределение влаги как между климатическими поясами, так и внутри них. Обилие осадков в экваториальном поясе обеспечивается не только собственным высоким испарением, но и переносом влаги (благодаря общей циркуляции атмосферы) из тропических и субэкваториальных поясов. В субэкваториальном поясе циркуляция атмосферы обеспечивает смену сезонов. Когда муссон дует с моря, идут обильные дожди. Когда муссон дует со стороны засушливой суши, наступает сезон засухи. Тропический пояс суше, чем экваториальный и субэкваториальный, так как общая циркуляция атмосферы переносит влагу к экватору. Кроме того, преобладают ветры с востока на запад, поэтому благодаря влаге, испарённой с поверхности морей и океанов, в восточных частях материков выпадает достаточно много дождей. Дальше на запад дождей не хватает, климат становится аридным. Так образуются целые пояса пустынь, таких как Сахара или пустыни Австралии.

Влияние климата и изменений климата на природные и антропогенные системы

Учение, согласно которому климат вместе с другими природными условиями играет определяющую роль в истории народов (формирует национальный характер, особенности общественного устройства и т. д.), называется географическим детерминизмом.Шаблон:Нет АИ

См. также

• Микроклимат
• Макроклимат

Литература

• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ

Ссылки

• Определение климата
• Отделение метеорологии и климатологии Московского центра Русского географического общества
• Океан и колебания климата С. С. Лаппо, А. В. Соков, В. П. Терещенков, С. А. Добролюбов Шаблон:Недоступная ссылка
• А. В. Павлов, Г. Ф. Гравис. Вечная мерзлота и современный климат
• Монин А. С., Шишков Ю. А. История климата. Л., Гидрометеоиздат, 1979. 408 с.
• Мейнеке Фр. Монтескье, Вольтер и Гердер о климате // Мейнеке Фр. Возникновение историзма. — М., 2004
• Лекция (на Полит. Ру) В.Клименко: (что ждать от климата).
• Kurt Kleiner Десять основных события в области климата за 2009 год// Nature Reports Climate Change. 17 December 2009

Эта страница использует материалы Википедии. Оригинальная статья располагается на Климат. Список авторов можно увидеть там же на странице истории. Как и на ПермаВики, текст Википедии доступен в соответствие с Creative Commons Licensed.