Гидросфера

Генетическая классификация климатов Б. П. Алисова

В основу генетической классификации климатов Б. П. Алисова положены географические типы воздушных масс и их циркуляция. Разделение Земли на климатические пояса связано с условиями формирования климатов, которые определяются цирку­ляцией воздушных масс.

В каждом полушарии выделяются че­тыре основных климатических пояса:

1) экваториального воздуха,

2) тропиче­ского воздуха,

3) воздуха умеренных ши­рот,

4) арктического (антарктического) воздуха.

В каждом поясе под влиянием суши и моря формируются континенталь­ные и морские подтипы воздушных масс и климатов. Полная система Б. П. Алисова включает следующие климаты:

I. Жаркие климаты:

1.1.Экваториаль­ный климат жаркий и равномерно влаж­ный. Он свойствен внутренней Амазонии, бассейну Конго (Заира) и побережью Гвинейского залива, полуострову Малакка, Зондским островам и острову Новая Гвинея.

К числу основных климатообразующих процессов относится радиационный баланс (остаточное тепло). На материках он колеблется от 2510 до 4190 МДж/м² (60—100 ккал/см²) в год, на океанах— от 4190 до 5010 МДж/м² (100 - 120 ккал/см²) в год. Это меньше, чем в тропических широтах. Почти отсутствуют сезонные колебания солнечной радиации. Гораздо больше, чем остаточная радиа­ция, воздух нагревает скрытая теплота парообразования - до 4190—5850 МДж/м² (100 - 140 ккал/см²)в год. Этот источник тепла поддерживает равномерный ход температуры в течение года и суток.

Циркуляция атмосферы в экваториальном поясе состоит из двух звеньев: 1) конвергенции пассатов и 2) восходящих то­ков (вертикальной конвекции).

Взаимодействие воздушных масс тро­пических и экваториальной зон опреде­ляет характер влагооборота: пар посту­пает с двух огромных тропических зон и конденсируется в восходящих токах в сравнительно узкой приэкваториальной полосе. Естественно, что здесь выпадает большое, в среднем около 2000 мм, количество осадков. Влажность воздуха в экваториальном климате колеблется от 81 до 85%, а годовая сумма осад­ков составляет около 2414 мм (Сингапур).

1.2.Тропический климат. Типичный тропический климат жаркий и сухой, пустынный. Вариации взаимодействия системы «океан – атмосфера – материк» обусловливают резко выраженную западно-восточную диссимметрию тропической природы зоны.

Выделяются следующие вариации тропического климата:

1) типичные пустынные клима­ты свойственны центральным материковым регионам;

2) мор­ская разновидность пустынно­го климата, свойственная запад­ным берегам материков;

3) влажные тропические лес­ные и саванновые климаты, присущие восточным побе­режьям материков.

Солнечная радиация в пределах тропического климата весьма зна­чительна: на материках 7530 - 8380 МДж/м² в год, на океанах — 6800 МДж/м² (160 ккал/см²) в год. Радиационный баланс на суше ниже, чем на океанах - 2510 МДж/м² (60 ккал/см²) в год. Это объясняется тем, что 70% и более радиационного тепла расходуется на нагревание песков пустынь и затем из-за высокого альбедо песков и безоблачного неба непроизводительно излучается за пределы Земли. Основной аккумулятор тепловой энергии – вода - здесь отсутствует. Пусты­ни – это то области охлаждения атмосфе­ры и географической оболочки.

Характерна антициклональная атмосферная циркуляция. Опускающиеся воздушные массы адиабатически нагреваются и иссушаются. Высокое атмосферное давление и радиальное растекание воздуха препятствуют проникновению воздушных масс с океана в западный и центральный секторы. Система «океан – атмосфера – материк» работает не на пользу этих секторов материка. Типичные черты тропического климата - жара, большая амплитуда температуры и сухость. Большие области оконтурены изотермой июля 30° С, иногда средняя июльская температура поднимается до 36,3° (Барбара) и даже 39⁰ С (в Долине Смерти). Зимой температура составляет 10 - 20° С. Сред­няя годовая амплитуда около 20° С. Гораздо больше суточная, она может достигать 40°С в воздухе и 80°С на поверхности песка. На равнинах температура иногда падает до - 5° С, а в горах Тибести до - 18° С. Осадков не только мало, но и выпадают они далеко не каждый год, часто их не бывает по нескольку лет подряд.

Климат западных окраин материков (морская разновидность пустынного климата) обусловлен холодными течениями, обратной стратификацией воздуха и пассатной циркуляцией, уносящей водяной пар от материка в океан.

В восточных регионах материков тропических поясов - на бе­регах Карибского моря, в восточном Индостане, в районе Рио-де-Жанейро, в Юго-Восточной Африке и Восточной Австра­лии — климат влажный тропический. Сюда поступают морские воздушные массы пассатов, и осадков выпадает значительное ко­личество. В Рио-де-Жанейро годовая сумма осадков составляет примерно 1099 мм и дожди идут в каждом месяце.

Температура воздуха выше в Рио-де-Жанейро в январе составляет 25,8°С, в июле 20,4° С.

1.3.Субэкваториальный (субэкваториальных муссонов, или саванновый) климат.

Субэкваториальный климат как бы составлен из двух самостоятельных кли­матических режимов: экваториального в июльскую часть года в северном полушарии и тропического в противоположных сезонах. Поэтому са­мая характерная его черта - резкое раз­деление на два сезона: сезон дождей и сухой сезон. Влажность воздуха в субэкваториальном климате составляет 70 и 87%, годовая сумма осадков 1880 мм.

Продолжительность сухого периода в субэкваториальном поясе составляет от одного месяца на границе с экваториаль­ным климатом до11 месяцев на границе с тропическими пустынями.

II.Субтропические климаты:

Субтропические климаты находятся между 25 и 40° с.ш. и ю.ш., в поясе субтропической пере­менной циркуляции. Для них характерна смена климатического режима по сезо­нам: летом господствует тропический воз­дух с высоким атмосферным давлением и стоит сухая погода, а зимой в эти широты распространяется умеренный воздух с низким давлением и среднеевропейской погодой.

Южная (в северном полушарии) граница субтропических ши­рот обозначается южным пределом зимнего распространения умеренных воздушных масс или январским положением умеренного фронта. Северная граница субтропиков проходит по северному пределу тульского положения тропического воздуха, или Тропического максимума, или, наконец, по июльскому положению умеренного фронта. Субтропики, таким образом, нельзя считать полосой постепенного перехода от умеренных климатов к тропическим. Это - широты с характерной только для них сезонной сменой умеренного и тропического воздуха.

Суммарная солнечная радиация в субтропиках составляет 7510—5850 МДж/м² (180—140 ккал/см²⁾ в год, то есть близка к сред­ней для всей Земли. Здесь нет избытка тепла, как в жарком поясе, но нет и отрицательного зимнего баланса, как в умеренном. Факти­ческие температуры соответствуют солярным.

Циркуляция атмосферы зимой преимущественно циклопиче­ская, часто проникают относительно холодные воздушные массы из умеренных широт.

Влагооборот характеризуется резко выраженной сезонностью: осадки выпадают зимой, лето сухое (кроме муссонных).

В субтропическом поясе северного полушария начинается наи­большее долготное простирание материков; оно вызывает долгот­ную дифференциацию климатического пояса. Формируются три региона: западный, центральный и восточный.

Западным регионам субтропической зоны свойствен средизем­номорский климат - Атлас, Южная Европа, Передняя Азия, районы Сан-Франциско, Сантьяго, Кейптауна и Юго-Западной Австралии, Южный берег Крыма, Черноморское побережье в районе города Туапсе (Россия).

Для внутриматериковых областей - восточная Турция, Иран, юг Средней Азии, Гоби, юг среднего Запада США, степи Аргентины - характерен климат сухих субтропиков. От средиземномор­ского он отличается нарастанием аридности и континентальности.

На восточных окраинах материков — в среднем Китае и на Юго-Востоке США— субтропики влажные. Близок к ним климат Ла-Платы. Во все месяцы выпадают дожди: зимой за счет цикло­нической циркуляции воздуха на умеренном фронте (в условиях муссона с суши), летом из воздуха морского муссона.

III.Умеренные климаты:

Южная граница умеренного кли­матического пояса проходит по летнему пределу тропического максимума, приблизительно около 40° с.ш. и ю.ш. Северная граница совпадает с зимним положением Арктиче­ского фронта, примерно с южной границей тундры, около полярных кругов.

В умеренный пояс входят, Европа, кроме средиземноморских полуостровов, Азия к северу от линии Кара-Богаз-Гол - середина острова Хонсю и до тундровой зоны, Северная Америка от параллели устья Миссури до широты середины Гудзонова залива. В южном полушарии в умеренном климате находятся только юг Южной Америки и Южный остров Новой Зеландии.

Ограничимся характеристикой северного умеренного пояса.

Радиационный баланс в умеренном поясе снижается до 1257 и 837 МДж/м² (30 и 20 ккал/см²) в год. Очень существенна сезон­ная разница радиационного режима: летом баланс около 251 МДж/м² (6 ккал/см²) в месяц, немногим меньше тропиче­ского, а зимой он отрицательный, около 41,9 МДж/м² (1 ккал/см2) в месяц. Зимой умеренный пояс не обходится своим радиацион­ным теплом; большую роль играет адвекция тепла из тропических широт. Тепло переносится атмосферой и гидросферой. Основная масса его поступает на океан и периферийные территории, центральные области выхолаживаются.

В циркуляции атмосферы главное - западный перенос воздуш­ных масс, циклоническая и антициклоническая деятельность и вторжение в средние широты как арктического, так и тропического воздуха. Все три воздушные массы — умеренные, арктические и тропические - бывают и континентальными и морскими.

С падением радиационного тепла в умеренном поясе уменьшаются испарение и общий объем влагооборота. На большей пло­щади умеренного пояса выпадает 500 - 400 мм осадков, террито­риальное их распределение характеризуется последовательным уменьшением в глубь суши. Во внутренних районах, составляющих большую часть пояса, выпадает снег и образуется устойчивый, сохраняющийся до полугода снежный покров.

В северном умеренном поясе выделяются следующие климаты:

1. Морской, или западноевропейский, или широколиственных лесов, или, наконец, климат дуба. Он характерен для Западной Европы, прибрежной полосы Северо-Западной Америки от Аляс­ки до Сан-Франциско и для юга Чили.

2. Материковый, или климат тайги. Формируется в Евразии от Швеции до Енисея, в Америке - в лесных континентальных штатах Канады и США.

3.За Енисеем, в Восточной Сибири образуется единственная на Земле провинция резко континентального умеренного климата. Адвекция тепла и влаги с океана здесь наименьшая в силу огромных размеров Евразии. Материк зимой выхолаживается, образует­ся отрицательная температурная аномалия до - 22°С и создается мощный термический антициклон. Стоит безоблачная ясная мало­снежная зима с морозами до - 64°С. Огромная область оконтуре­на изотермами января в - 30, - 36 и даже - 40° С. Осадков меньше 200 мм; снежный покров тонкий, грунт глубоко про­мерзает, вечная мерзлота имеет мощность от 70 до 800 м.

4.Аридный умеренный климат формируется внутри северных материков в Евразии к югу, а в Америке к западу от лесной зоны. Климат здесь постепенно меняется в сторону засушливости, леса сменяются степями, полупустынями и пустынями.

5. Муссонный к лимат умеренных широт, или дальневосточных лесов, типично выражен на восточной периферии Азии.

IV.Холодные климаты:

Холодным, или субарктическим (субантарктическим), или тундровым, называется климат переменной циркуляции, при которой летом господствует умеренный воздух, а зимой арктический. Холодный климат распадается на две разновидности: материковый и морской. I

1.Субарктический материковый тундровый климат присущ большим площадям полярных окраин Евразии и Северной Амери­ки. Южная граница этого пояса проходит по 68° с.ш., то есть по изотерме 10°С, а с климатом ледовой зоны – по изотерме 0⁰ С самого теплого месяца. Ландшафтные границы субарктического пояса совпадают с пределами тундры. Остаточная солнечная радиация в тундровой зоне в годовом выводе положительная, от 209 до 419 МДж/м² (от 5 до 10 ккал/см²) в год. Но это только за счет двух-трех летних месяцев; большую часть года баланс отрицательный. Циркуляция атмосферы кроме уже известных перемещений арктического и умеренного воздуха заключается еще и в муссонной тенденции: зимой господству­ют ветры с суши, летом преобладают ветры северных направле­ний. Это снижает температуру. Тепловой режим поддерживается адвекцией тепла атмосферой и гидросферой, особенно в западных рай­онах. Лето короткое и прохладное, безморозный период меньше 90 дней, зима продолжительная и холодная: температура января от - 6° на Мурманском берегу до - 40 ⁰ C в устье Лены. Осадков немного: от 300 мм на западе до 100 мм в Восточной Сибири. Но испарение еще меньше. Атмосферное увлажнение избыточное. Грунт охвачен вечной мерзлотой.

2.Океанический тундровый климат присущ островам: Командор­ским и Алеутским в северном полушарии, Кергелену, Южным Оркнейским, Южной Георгии и Фолклендским в южном. Океанический тундровый климат на островах распространяется до 50⁰ с. ш. и ю.ш. Это обусловлено холодными течениями. Климат ровный: зима теплая, около - 3, - 4⁰С, лето прохладное, ниже 10°С. Осадков много, 400 мм; большая, до 80—90%, облачность во все месяцы; часты туманы, воздух сырой, много дней с дождем, почти всегда ветрено.

V. Климаты вечного мороза:

Выделяются Арктический и Антарктический климаты. Основные климатические процессы в ледовых зонах существенно иные, чем в умеренных. Зимой сол­нечного освещения вообще нет, а летом оно круглосуточно. Снеж­ная поверхность имеет высокое альбедо и действует па тропосферу охлаждающе.

Летом, в течение 1—2 месяцев, при незаходящем Солнце баланс положителен, 20,9 - 41.9 МДж/м² (0 - 1,0 ккал/см²) в месяц. Остальные 10 - 11 месяцев земля только излучает. Дефицит солнечного тепла до 3350 МДж/м² (80 ккал/см² ) вгод. При таком радиационном балансе основным источником атмосферного тепла служит циркуляция атмосферы и гидросферы. Она доставляет 3350 - МДж/м² (80 - 100 ккал/см²) в год. Воздух в климатах вечного мороза обычно теплее, чем подстилающая снежная поверхность. В Антарктиде, например, температура воздуха близ снега падает до – 90 ⁰С.

Условия адвекции тепла в Арктике и Антарктике различны. В Арктике тропосфера получает от воды непосредственно и через морской лед около 167 МДж/м² (4 ккал/см²) в год, Антарктида лишена этого тепла.

Летом средняя температура воздуха в Арктике около 0° С, а на побережьях достигает 5° С, в Антарктиде - около - 30°, - 35° С.

В январе в центральной Арктике - 40 ⁰С, на побережье материка 30° С, а на приатлантических островах температура поднимается до - 16°С (Шпицберген). И только над Гренландией устойчивый антициклон понижает температуру июля до - 14°, а января до - 49° С.

Климат Антарктиды - самый холодный на всей Земле. В Восточной Антарктиде, на станции Восток температура января (лето) - 32°, августа (зима) -71° С. На побережье несколько мягче: в Мирном в январе - 2°. в августе - 18°С.

Описанные зональные климаты свойственны низменностям, возвышенностям и невысоким плато. В горах климатические условия изменяются с высотой, образуя вертикальную поясность.

Изменение и развитие климата. Климат - свойство тропосфе­ры, которая входит в географическую оболочку. Естественно по­этому, что климат изменяется вместе со всей природой поверхно­сти Земли. Как одна из сторон природного комплекса он зависит от всех остальных компонентов географической оболочки. В то же время климатические свойства атмосферы теснейшим образом связаны с деятельностью Солнца.

Данные исторической геологии свидетельствуют о том, что климат многих территорий был существенно иным, чем теперь.

Существеннейшее значение для развития атмосферы и климатов (а также гидросферы) имело появление растений, а с ними и фотосинтеза.

В кембрии зарождается зональность климата. Этому способствовали неоднократные поднятия и опускания участков земной коры, перемещение полюсов.

В кембрии, ордовике и силуре на севере нынешней Сибири было тепло, и в морях жили коралловые полипы.

В ордовике на некоторых территориях проявляются черты аридности, в девоне они усиливаются.

В карбоне климат был теплым и влажным, благоприятным для произрастания древовидных хвощей и плаунов. Этому способствовало, вероятно, положение полюсов, богатство атмосферы СО² и водя­ным паром.

В перми на материке Гондвана было оледенение, о чем говорят ископаемые морены Индии, Африки, Южной Америки, Австралии. В это же время в других районах Земли росли мощные древовидные папоротники - свидетели теплого и влажного климата без резко выраженных сезонов. В перми на территории нынешней Восточной Европы было сухо и отлагались соли, а в Казахстане влажно и тепло; повсеместно усиливается континентальность и раз­вивается циркуляция, принципиально сходная с современной. В это же время постепенно усиливается сезонность. Границы климатических поясов и регионов становятся более четкими.

В мезозое происходили расколы и дрейф огромных блоков земной коры и дальнейшая дифференциация климатов.

Кайнозойская эра ознаменовалась тектоническими движения­ми альпийской складчатости. Они не только подняли горные стра­ны, но вызвали перераспределение суши и моря. Климат Евра­зии и Северной Америки от теплого в палеогене изменился до ледникового в плейстоцене.

В неогене в Грен­ландии росли секвойи, лавры, магнолии. В Северной Европе широко были распространены лиственные леса.

В конце неогена и в антропогене теплый климат сменился хо­лодным, началось оледенение. Оно охватило север Евразии и Се­верной Америки. В горах Средней Европы и Средней Азии ледни­ки опускались ниже современных. Однако жаркого пояса похо­лодание не коснулось,

Климатический пессимум плейстоцена 16 - 10 тыс. лет тому назад сменился современным климатом.

Для объяснения палеоклиматических изменений предложено несколько гипотез. Наиболее убедительна из них теория мобилизма и дрейфа материков. Вздутие центра Гондваны, предшествовавшее ее расколу, подняло территорию в хионосферу и вызвало оледенение. Леса, давшие каменные угли Антарктиды, росли тогда, когда этот, материк был еще около Африки. Перемещение блоков земной коры по поверхности геоида не могло не вызвать смещения его массы относительно оси враще­ния. Это утверждает теллурическая гипотеза миграции полюсов. Плейстоценовое оледенение многие исследователи объясняют ослаблением переноса тепла в Арктику, вызванным, вероятно, земными факторами, ухудшившими циркуляцию воды и воздуха и Северной Атлантике. Теллурической причиной изменений климата является и уве­личение содержания в воздухе СО², который, как известно, созда­ет «оранжерейный эффект». Увеличение количества СО² связыва­ют с периодами горообразования, в которые вулканическая дея­тельность становится особенно интенсивной. Допускается, что климат карбона был теплым по этой причине.

Гидросфера – это совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова.

Дата добавления: 2013-12-13