Годовые и ежемесячные изменения
Изменение температурных показателей по месяцам называют годовым ходом температуры и характеризуют годовой амплитудой, т. е. разностью между средней температурой самого теплого месяца и самого холодного.
Климат называется морским, если для него характерны небольшие годовые колебания температуры. Большая амплитуда определяет континентальный климат. Таким образом, климатические изменения происходят не только от экватора к полюсам, но и вдоль широт при удалении от берегов океанов вглубь материков.
На годовой ход оказывают влияние широта и континентальное месторасположение географических зон. Увеличение высоты над уровнем моря приводит к уменьшению температурных колебаний за год. Определение средней многолетней амплитуды и времени наступления минимальной и максимальной температуры позволяет выделить четыре типа годового хода:
- Экваториальный тип. Он характеризуется двумя слабовыраженными максимумами температурных значений — после весеннего и осеннего равноденствия, и двумя минимумами — после зимнего и летнего солнцестояния. Годовая амплитуда небольшая. Над океанами около градуса, над материками — до 10 °C.
- Тропический тип. На широтах, относящихся к нему, преобладает простой годовой ход. Крайние значения приходятся на время летнего и зимнего солнцестояний. Амплитуда над побережьями порядка 5°, а внутри материков достигает 1—20 °C. Для муссонных областей характерен максимум перед летними муссонами, с приходом которых температура снижается.
- Тип умеренного пояса. Максимально и минимально прогревается воздух в этих широтах примерно через месяц после солнцестояний. Для континентального климата характерны большие колебания в 25—40 °C, в Азии они могут доходить до 60 °C. Для морского составляют 10—15 °C. Включает в себя несколько подтипов — собственно умеренный, субтропический и субполярный.
- Полярный тип. В Северном полушарии максимум температуры приходится на июль, в Южном — на январь. Минимум наступает перед появлением Солнца после полярной ночи. Имеет большой диапазон амплитуды даже над океанической поверхностью.
Тема изменения температуры очень важна для определения метеорологических условий в каждой из географических зон земной поверхности. Температурная климатическая норма — это среднее значение, вычисленное за тридцатилетний период. При отслеживании погоды для наглядности применяются такие статистические величины, как отклонения от нормы или аномалии за сутки, месяц, сезон или год.
Клиническая классификация погоды (по Федорову)
Медицинская классификация климато-погодных условий проводится для оценки их влияния на здоровье человека. Определяется степень благоприятности территорий для курортного лечения, возможности использования климатотерапии, определения возможности акклиматизации и оценки метеопатических (отрицательных) реакций у больных.
Г.П.Федоров выделил три типа погоды:
- Оптимальной (I тип) считается благоприятно влияющая и щадяще действующая на организм человека. Умеренно влажная или сухая с относительной влажностью воздуха (о.в.в.) 40-70%, маловетреная (до 3 м\с), преимущественно солнечная с межсуточной изменчивостью температуры в пределах 2°С и атмосферного давления (а.д.) в пределах 4 гПа или 3 мм ртутного столба (рт.ст.).
- Раздражающая (II тип), или умеренно благоприятная: солнечная и пасмурная, сухая и влажная, колебания а.д. в течение суток не превышает 8 гПа или 6 мм рт.ст., температуры — 4°С, ветра — до 9 м/с, о.в.в. равна 70-90%.
- Острая (III тип), неблагоприятная. Дождевая (о.в.в. превышает 90%), пасмурная, циклоническая с силой ветра свыше 9 м/с. А.д. поднимается или падает более чем на 8 гПа, температура — более чем на 4°С.
Солнечная радиация
Свет, падающий на поверхность планеты, играет важнейшую роль в климате местности. Чем больше излучения попадает на участок Земли, тем выше там средняя температура. Интенсивность радиации в первую очередь зависит от широты. Регионы, расположенные вблизи экватора, получают больше тепла, а полярные области испытывают дефицит солнечной энергии. Именно по этой причине они являются самыми холодными районами планеты.
Почему на полюса падает меньше света? Количество световой энергии, приходящейся на единицу площади, зависит от наклона этой площадки. Солнечные лучи падают на экватор под прямым углом, а на полюса под острым, из-за чего экваториальные области прогреваются лучше.
Большое значение играет и продолжительность светового дня в регионе. На полюсах в одни времена года наблюдаются полярные ночи, а в другие – полярные дни, когда свет падает на поверхность круглосуточно. На экваторе же таких колебаний длительности светового дня нет. В результате в полярных областях климат сильнее изменяется в зависимости от сезона, в то время как на экватора разница между зимними и летними температурами незначительна.
На количество поступающей солнечной энергии влияет и облачность в регионе. Облака из-за белого света отражают солнечный свет, понижая температуру местности.
Средние значения и амплитуда температур
Одна из характеристик климата географической точки — среднесуточная температура. Ее можно определить как среднее арифметическое от замеров, сделанных 4 раза за сутки:
- в час ночи;
- в семь часов утра;
- в 13 часов;
- в 19 часов.
Среднегодовая температура является средним арифметическим от суммы температур всех месяцев года. Соответственно, среднемесячная определяется по сумме ежедневных данных за месяц, разделенной на число дней в месяце.
Температурные колебания в каком-либо регионе характеризуются амплитудой температуры, т. е. разницей между самым высоким и самым низким значением, зафиксированным за определенный промежуток времени. Обычно говорят о суточной, месячной или годичной амплитуде.
Амплитуда колебаний зависит от многих факторов. Прежде всего — это температурные изменения на подстилающей поверхности, чем шире их диапазон, тем больше амплитуда температуры воздуха. Она зависит и от облачности: в ясную погоду колебания сильнее, чем в пасмурную. Сезонные показатели длительного воздействия также отличаются — зимой они меньше, чем летом. С увеличением широты амплитуда температуры воздушных масс идет на убыль, поскольку убывает высота, на которую поднимается солнце к полудню.
Суточная амплитуда неодинакова на разных формах рельефа земной поверхности. На склонах и вершинах холмов и гор она меньше, чем на равнинных территориях. Это объясняется тем, что у выпуклых рельефных форм площадь соприкосновения воздуха и подстилающей поверхности меньше, чем у плоских. Кроме того, на них воздушные массы быстро сменяются на новые.
В оврагах и лощинах форма рельефа вогнутая. Здесь происходит более сильный нагрев воздуха от поверхности и застаивание его в дневные часы. Ночью большие массы холодного воздуха стекают по стенкам вниз. Поэтому в таких местах наблюдается повышенная амплитуда температуры. Но в очень узких ущельях, где приток солнечной радиации небольшой, этот показатель даже меньше, чем в широких долинах.
На материковой широте 20—30° суточная амплитуда, взятая в среднем за год, составляет около двенадцати градусов Цельсия. На широте 60° — примерно 6 °C, а на широте 70° — всего 3 °C.
Суточный ход на суше
Изменения температуры воздуха происходят вместе с изменением температуры подстилающей поверхности с задержкой примерно 15 минут. В течение суток самые низкие показания у термометра наблюдаются в 4−6 часов утра. Так происходит потому, что воздушные массы, нагретые за дневные часы, в ночные постепенно остывают.
Пик процесса понижения приходится как раз на время перед восходом Солнца. С раннего утра солнечные лучи начинают постепенно нагревать воздух, успевший остыть за ночь. Днем солнце достигает зенита, согревая не только воздушные массы, но и поверхность земли. Самое большое значение термометр показывает в 14−16 часов.
К этому времени атмосфера начинает получать тепло и от солнечной энергии, и от нагретой подстилающей поверхности, а температурный показатель достигает своего максимального значения. Потом начинается постепенное остывание и земли, и воздуха. Правильные наблюдения за суточным ходом температуры желательно проводить при ясной погоде.
https://youtube.com/watch?v=t_ZOz8eUYds
Особенности теплообмена над водными поверхностями
Суточные амплитуды над поверхностью морей и океанов больше значений на самой поверхности. Их диапазон колебаний небольшой — в пределах десятых долей градуса. В нижних слоях атмосферы над океанами колебания достигают 1−1,5 °C, над внутренними морями — до 5 °C. Это происходит потому, что днем солнечная радиация поглощается водяным паром в самых нижних слоях воздуха, а ночью от них исходит длинноволновое тепловое излучение.
Отличия условий прогревания воды и суши обусловлены тем, что теплоемкость твердой поверхности в два раза меньше, чем у водной. Одинаковое количество тепла нагревает сушу в два раза быстрее воды. При охлаждении наблюдается обратный процесс. Кроме того, тепло над водными поверхностями расходуется на испарение воды и на прогревание водных масс на значительную глубину. При этом происходит перемешивание воды в вертикальном направлении.
Все это причины того, что в океанах накапливается намного больше тепла, чем на материках. Вода удерживает его долгое время и расходует равномерней суши. Можно утверждать, что температура воздуха над океанами повышается и понижается значительно медленней, чем на суше.
Климатические особенности России
Чтобы назвать причины, определяющие климат России, достаточно перечислить все климатообразующие факторы. Страна находится в трёх климатических поясах:
- умеренном;
- субарктическом;
- арктическом.
Узкая полоса черноморского побережья характеризуется как территория с субтропическим климатом. Благодаря положению в умеренных широтах наблюдается чёткая смена времён года.
На большей части территории господствует умеренная воздушная масса. Её делят в зависимости от места образования на континентальную и морскую. Континентальный воздух определяет погоду в центральной части страны. Морская воздушная масса вторгается на Восточно-Европейскую равнину. Муссоны с Тихого океана приносят много осадков летом на побережье Дальнего Востока.
На формирование климата страны также влияет арктическая воздушная масса, приносящая похолодание и морозы. Отсутствие гор широтного направления позволяют ей проникать далеко на юг. В летнее время может вторгаться тропический воздух, вызывающий повышение температуры и засухи.
На территории Уральских гор, Кавказа, Алтая, Саян и других горных хребтов наблюдается высотная поясность. Природные зоны сменяют друг друга с высотой по причине изменения климата.
Одна треть территории России, относящаяся к европейской части, занята умеренно континентальным климатом. Западную Сибирь характеризует континентальный тип, Восточную — резко континентальный. На Дальнем Востоке муссонный климат. Север территории страны занят арктическим и субарктическим климатом.
Второстепенные климатические факторы
Кроме вышеописанных, существуют и другие факторы, которые оказывают существенное влияние на климат определенных регионов мира или планеты в целом.
Удаленность от океана
На климат региона большое влияние оказывает его удаленность от морей и океанов. Дело в том, что вода обладает огромной теплоемкостью, поэтому в летние месяцы она охлаждает прибрежные районы, а в зимние согревает их. Из-за этого эффекта на одной и той же широте могут фиксироваться разные температуры средние температуры января. Например, на северной широте 60° январская температура в Санкт-Петербурге равняется -8°С, а районе реки Лены она опускается до -40°С. Также в континентальных областях выпадает меньшее количество осадков. Вследствие этого выделяют морской и континентальный климат.
Близость океанов влияет и на направление ветров. В тропических областях наблюдается ветра, именуемые муссонами. Летом они дуют с океана на материк, так как воздух над океанами холоднее. В зимние же месяцы они меняют свое направление на противоположное.
Океанические течения
Течения в океанах также оказывают сильное влияние на климат. В качестве примера можно привести Гольфстрим, несущий теплые воды из Атлантики в Северный Ледовитый океан. Однако по мере проникновения в Арктику он теряет свою силу. Поэтому на арктическом побережье Баренцева моря климат мягче, чем, например, в море Лаптевых.
Подстилающая поверхность
На погоду влияет не только высота рельефа, но и характер подстилающей поверхности. Снег и лед отражают большую часть солнечного света, падающего на них, что вызывает дополнительное охлаждение ледников. Во многом из-за этого климат в Антарктиде значительно холоднее, чем на Северном полюсе планеты. Отражающая способность той или иной поверхности называется альбедо.
Человеческая деятельность
Наконец, в последние века на климат существенное влияние стал оказывать человек. Известно, что в крупных мегаполисах средняя температура воздуха несколько выше, чем в окружающих их сельских районах. Это связано с отоплением большого числа домов и активным использованием электроэнергии и транспорта. Также человек может осушать и орошать районы Земли, строить лесные защитные ограждения, распахивать территорию, вырубать леса, создавать огромные водохранилища. Вся эта деятельность ведет к изменению климата в отдельных регионах. В глобальном масштабе человечество выбрасывает в атмосферу огромное количество углекислого газа и других газов, которые создают парниковый эффект и вызывают глобальное потепление.
Мне нравитсяНе нравится
Рельеф местности
На больших высотах давление воздуха падает. Это ведет и к снижению температуры. При подъеме на каждый километр температура снижается примерно на 6°С. В результате на склонах некоторых гор, расположенных довольно близко к экватору, снег может лежать круглый год. Также в горной местности наблюдается и другая картина ветров.
Возвышенности рельефа влияют на климат и окружающих пространств. Они могут служить естественным барьером для воздушных масс, стремящихся попасть из одного района в другой. Например, Средняя Азия окружена горными массивами, из-за чего в регион не приходят воздушные массы, сформировавшиеся над океаном, что приводит к сухости местного климата. В то же время горы Анды в Южной Америке являются естественным барьером для воздушных масс, движущихся с запада из Атлантического океана на восток к Тихому океану. Следствием этого является повышенная влажность воздуха на континенте.
Виды циркуляции атмосферы
Циркуляция атмосферы имеет несколько разновидностей, среди них выделяют такие виды:
постоянные ветры,
сезонные ветры,
местные ветры
большие атмосферные вихри.
К постоянным ветрам относятся: северо-восточные и южно-восточные ветры, дующие на полюсах с районов повышенного давления; пассаты, которые распространяются от тропиков Южного и Северного полушария с высоким давлением к экватору с низким давлением; западные – ветры умеренных широт.
Сезонными ветрами являются муссоны, которые два раза в год изменяют собственную направленность. В зимний период эти ветры ведут направление от суши на море, а в летний период направление меняется и они дуют с моря на сушу.
Местными ветрами являются бризы, фен, бора, шквалы и другие ветры.
Бризы представляют собой ветры у прибрежной зоны морей и озер, которые изменяют собственную направленность два раза в день. Ночью бриз дует с берега на море, а днем – с моря на сушу.
Фен – это сухой, теплый, порывистый ветер, который дует с гор в долины.
Бора является порывистым, сильным холодным ветром, который дует с низких горных вершин в направлении теплого моря. В местности, куда дует бора, температура снижается.
Шквалы представляют собой резкое, длящееся несколько минут, усиление ветра. Несмотря на свою непродолжительность шквалы могут привести к последствиям катастрофического масштаба.
Большие атмосферные вихри формируют погоду на огромных территориях поверхности Земли, к ним относятся циклоны и антициклоны.
Циклоны – воздушные вихри крупных размеров с низким давление в центре. Циклоны характеризуются сильными разрушениями, ливнями с грозами, сильными ветрами, ураганами, штормами, снегопадами и прочими масштабными потрясениями с явлениями негативного характера.
Для антициклона характерно повышенное атмосферное давление, где воздух распространяется от центра к периферии. Антициклон отличается хорошей и устойчивой погодой, характеризуется небольшими ветрами, ясной погодой, отсутствием осадков или их небольшим количеством.
Влияние циркуляции атмосферы на климат
Циркуляция атмосферы является важным природным явлением, которое влияет на формирование климата Земли и постоянные изменения погодных условий отдельных регионов. Перемещаемые воздушные течения, которые могут быть теплыми или холодными, сухими либо влажными, могут формировать разнообразные режимы климата. Циркуляция атмосферы играет роль в переносе влаги от океанов на континенты, из одних широт в другие.
Подстилающая поверхность местности, рельеф территорий, прибрежные течения являются факторами, обуславливающими движение воздушных масс, проникновение которых на ту или иную область земного шара формирует соответствующую погоду.
Воздушные течения имеют отличительную черту, характеризующуюся вечным движением и трансформацией, однако переходящие границы между ними достаточно резкие, в несколько километров. Такие зоны носят название атмосферные фронты и отличаются изменчивостью направления и скорости ветра, сменой давления, температуры, влажности. Местность, где проходит атмосферный фронт, меняются погодные условия. Атмосферные фронты могут быть холодными и теплыми. Холодные атмосферные фронты приносят холода, дождевые тучи, ливни. Приближению теплого фронта нередко сопутствуют обильные осадки с грозами.
В циркуляции атмосферы перенос воздушных масс и распределение ветров зависит от широт земного шара. Поступление воздушных масс с той или иной широты формирует скорость ветров, осадки, температуру на определенной территории Земли. Важную роль в циркуляции воздушных масс играют муссоны, которые представляют собой стойкие сезонные ветры, меняющие собственное направление в зависимости от сезона дважды в год.
Движение воздушных течений определяет распределение тепла и влажности в атмосфере Земли, тем самым оказывая немаловажное влияние на климат
Циркуляция атмосферы в России
Наибольшая часть российской территории расположена в умеренных широтах, где распространены умеренные воздушные массы. На севере государства хозяйствуют воздушные массы арктического направления, а в южных областях дуют тропические ветры.
Умеренные воздушные массы подразделяются на континентальные и морские, так как они образуются над сушей и над океаном. Со стороны Атлантики движутся морские умеренные воздушные массы, приносящие воздух повышенной влажности и оказывающие влияние на Восточно-Европейскую равнину. Зимой такое воздушное течение порождает потепление, туманы, а также снегопад. Морские умеренные воздушные массы могут преобразоваться в континентальные в результате продвижения в середину континента. Дальневосточные области России расположены под влиянием тихоокеанских морских воздушных течений.
На климат северных побережий России оказывают влияние арктические воздушные течения, которые формируются над Северным Ледовитым океаном. Такие воздушные течения способны проникают на равнины в глубь территории государства.
Южные территории России на протяжении всего года подвержены тропическим воздушным массам, приносящим сухой теплый воздух со стороны Азии и Африки. Со стороны Средиземноморья и Атлантики на Европейскую часть России воздействуют морские воздушные массы.
Воздушные массы имеют рубежи – атмосферные фронты. Над российской территорией образуются полярный и арктический фронты. В зависимости от сезона позиция фронтов изменяется. Летом на дальневосточных территориях России и в западной части Восточно-Европейской равнины усиленно действуют циклоны. Антициклоны более свойственны для южных частей Восточно-Европейской равнины. Восточная Сибирь зимой подвержена действию стойких антициклонов.
Перемещаясь над российской территорией воздушные массы обладают свойством преобразовываться и обретать новые качества.
Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция как климатообразующие факторы
В атмосферных условиях теплооборот характеризует сложные процессы получения, передачи, переноса и потери тепла в системе Земля -атмосфера. Прямая солнечная радиация, прошедшая через атмосферу, и рассеянная радиация, частично от нее отражаются, но в большей части поглощаются ею и нагревают верхние слои почвы и водоемов. Земная поверхность испускает невидимую инфракрасную радиацию, которую в большей части поглощает атмосфера и нагревается. Атмосфера излучает инфракрасную радиацию, большую часть которой поглощает земная поверхность. Одновременно земная и атмосферная радиации непрерывно излучаются в мировое пространство и вместе с отраженной солнечной радиацией уравновешивают приток солнечной радиации к Земле. Часть лучистой энергии идет на нагревание земной поверхности и атмосферы.
Кроме теплообмена путем излучения, между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен теплом путем теплопроводности. В передаче тепла внутри атмосферы важную роль играет перемешивание воздуха в вертикальном направлении. Значительная часть тепла, поступающего на земную поверхность, затрачивается на нагревание воды. При конденсации водяного пара в атмосфере выделяется тепло, которое идет на нагревание воздуха. Существенным процессом в теплообороте является горизонтальный перенос тепла воздушными течениями.
Температура воздуха имеет суточный и годовой ход в зависимости от притока солнечной радиации по широтам, распределения суши и моря, которые имеют различные условия поглощения радиации и соответственно по-разному нагреваются, а также горизонтального переноса воздуха с океана на сушу и с суши на океан.
Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный влагооборот. С водной поверхности, почвы, растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачивается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды. В реальных условиях в атмосфере водяной пар конденсируется, вследствие этого возникают облака и туманы. Осадки, выпадающие из облаков, уравновешивают испарение в целом для всего земного шара. Количество осадков и распределение их в пространстве и во времени определяют особенности растительного покрова и земледелия. От распределения количества осадков, их изменчивости, зависит гидрологический режим водоемов. Промерзание почвы, режим многолетней мерзлоты обусловлены высотой снежного покрова.
Неравномерное распределение тепла в атмосфере приводит к неравномерному распределению атмосферного давления, и как следствие движению воздуха. На характер движения воздуха относительно земной поверхности большое влияние оказывает суточное вращение Земли. В пограничном слое атмосферы на движение воздуха влияет трение.
Совокупность основных воздушных течений, которые реализуют горизонтальный и вертикальный обмен масс воздуха, — общая циркуляция атмосферы Ее проявление в первую очередь зависит от постоянно возникающих в атмосфере волн и вихрей, перемещающихся с различной скоростью. Это образование атмосферных возмущений — циклонов и антициклонов — характерная черта атмосферной циркуляции. Общая циркуляция атмосферы является одной из характеристик состояния климатической системы. С перемещениями воздуха связаны основные изменения погоды.
Состояние глобальной климатической системы определяет характер климатообразующих процессов — атмосферной циркуляции, теплооборота и влагооборота, проявляющихся в различных географических регионах. В связи с этим типы локальных климатов зависят от широты, распределения суши и моря, орографии, почвы, растительного и снежного покрова, океанических течений.
