Циркуляция атмосферы

            Во фронтальных погодах различают погоды теплого фронта, холодного фронта и фронта окклюзии. При погоде теплого фронте сначала в небе появляются перистые облака, в это время фронт еще на высоте 6 км. При приближении линии фронта облачность увеличивается, появляются перисто-слоистые и высокослоистые облака. Когда линия фронта уже близко, в небе появляются слоисто-дождевые облака, облачность возрастает до 10 баллов, начинаются обложные осадки. Погода характеризуется пониженным давлением и повышенной температурой, направление ветров меняется с юго-восточных на южные и юго-западные.

            При подходе холодного фронта II рода ветер усиливается, меняет свое направление с юго-западного на западный и северо-западный. В небе появляются кучевые облака, идут ливневые осадки, может начаться гроза. Давление повышается, температура падает. Если приближается холодный фронт I рода, сначала за линией фронта появляются слоистые и слоисто-дождевые облака, они постепенно сменяются высокослоистыми и перисто-слоистыми, облачность уменьшается, температура падает, давление растет. Ветры имеют северо-западные и северные направления. Погода фронта окклюзии более сложная, в ней есть особенности погод как теплого, так и холодного фронтов.

           Изучением погоды и способов ее предсказания занимается наука синоптическая метеорология. Учреждения, занимающиеся получением сведений о погоде, составлением прогнозов погоды, объединяются в Службу погоды. Центральным органом Службы погоды в нашей стране является Гидрометеоцентр России. В Службу погоды включены метеорологические станции, которые 8 раз в сутки одновременно ведут наблюдения за погодой. Свои данные они перелают в Гидрометеоцентр России.

            Прогноз погоды — предвидение о будущем состоянии погоды, составленное на основе анализа развития крупномасштабных атмосферных процессов. Прогноз погоды состоит из двух этапов. Первый этап заключается в систематическом получении исходного материала по всем метеоэлементам. Эти данные собирают со всех метеостанций, обрабатывают и наносят на карты. На втором этапе осуществляется анализ полученных материалов и прогнозирование погоды. Бывают краткосрочные и долгосрочные прогнозы, первые составляют на каждый день, вторые - на более длительный срок - неделю, месяц или год. По цели выделяют прогнозы общие и специальные, например для сельского хозяйства или для авиации. Оправдываемость прогнозов особенно долгосрочных пока невелика. Составляя прогноз погоды на месяц или более длительное время, тщательно изучают синоптическую обстановку предшествовавших месяцев текущего года и ряда прошедших лет. По аналогичному ходу атмосферных процессов прошлых лет (карты-аналоги) дается долгосрочный прогноз погоды.

            Перспективное направление получения прогнозов погоды основано на анализе периодов солнечной активности. В последнее время данные, полученные с искусственных спутников, позволили существенно увеличить точность прогнозов. Сформировался особый раздел науки - спутниковая метеорология. С разных орбит спутники могут фотографировать большие территории, получать данные о зарождении и скорости циклонов, облачных зонах и т.д. Геостационарные спутники способны фотографировать все полушарие Земли.

            Международное сотрудничество по проблеме разработки научных основ предсказания погоды осуществляется Всемирной метеорологической организацией, с 1947 г. она работает при ООН. При организации существует Всемирная служба погоды, во главе которой три Гидрометеорологических центра - в Мельбурне, Москве, Вашингтоне. Целью Всемирной метеорологической организации является содействие мировому сотрудничеству в развитии метеорологических наблюдений и исследований, координация деятельности национальных метеорологических служб. Предсказание погоды имеет огромное значение для всех отраслей народного хозяйства и жизни людей.

 

 

 

 

 

 

3. Климат

 

Климат - многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других – остается неизменной. Климатические описания основываются на статистическом анализе средних и экстремальных метеорологических характеристик. Как фактор природной среды климат влияет на географическое распределение растительности, почв и водных ресурсов и, следовательно, на землепользование и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия жизни и здоровье человека.

          Климатология – наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией – разделом физики, изучающим краткосрочные состояния атмосферы, т.е. погоду.

 

           3.1 Процессы и факторы климатообразования

 

            Процессы климатообразования — силы, действие которых определяет климат данного региона. Важнейшими климатообразующими процессами являются теплооборот, влагооборот и циркуляция атмосферы. Эти физические процессы имеют один общий источник энергии — солнечную радиацию. Природа их одинакова на всей Земле, но проявляются они различно. Теплооборот создает тепловой режим поверхности и атмосферы. Начинается теплооборот с поступления солнечной энергии, за счет которой происходит нагрев поверхности и атмосферы. Они, в свою очередь, начинают испускать длинноволновую радиацию, также участвующую в теплообороте. Теплота переносится воздушными потоками при конвекции и адвекции. В атмосфере теплота выделяется при конденсации водяного пара. Теплооборот находит свое выражение в тепловом режиме поверхности и атмосферы. Температура изменяется в течение суток, сезонов года. На температуру влияет солнечная радиация, циркуляция воздушных масс. Например, приход циклона приводит к увеличению облачности, что нарушает правильный ход температур.

           Влагооборот включает все виды вод и физические процессы, связанные с их перемещением: испарение, конденсация, выпадение осадков, отекание воды по поверхности и внутри почвогрунтов. Для каждого природного района характерен свой влагооборот, выражающийся в количестве осадков, испарении, облачности.

            Атмосферная циркуляция является следствием неравномерного нагрева поверхности. Неравномерное нагревание обусловливает неравномерное распределение давления, формирующее потоки общей циркуляции атмосферы. Зональное распределение давления вместе с силой Кориолиса создают зоны западного и восточного переноса. В системе циркуляции атмосферы большое место занимают муссоны, пассаты, циклоны и антициклоны.

            Факторы климатообразования - географические условия, определяющие своеобразие и скорость протекания климатообразующих процессов. К климатообразующим факторам относятся солнечная радиация, подстилающая поверхность, человеческая деятельность.

            Солнечная радиация — источник энергии всех процессов, происходящих в атмосфере. За счет солнечной радиации происходит передача тепла Солнцем через космическое пространство. Шарообразная форма Земли определяет различия климата в зависимости от географической широты, а наклонное положение оси вращения Земли — сезонность климата. Циркуляция воздушных масс в атмосфере влияет на режим осадков и географию их распределения на земном шаре, температуру воздуха.

            Для характеристики климата очень важно знать, как в данном месте распределяется суша и море. Удаленность от берегов океана вглубь материков отражается на режиме температуры, влажности, определяет степень континентальности данного климата. Теплые течения в морях и океанах способствуют повышению температуры в прибрежных районах суши и увеличению осадков. Холодные течения, наоборот, понижают температуру на окраинах материков и препятствуют выпадению осадков. Климат восточных и западных побережий Южной Америки, Австралии и Африки, находящихся в пределах одного тропического климата, различен. Это объясняется именно наличием там океанических течений.

            Велико воздействие на климат  и рельефа. Так, в горах на разной высоте местности над уровнем моря климатические условия различаются; на климат влияет направление горных хребтов, служащих препятствием для ветра и вторжения воздушных масс. Равнины, наоборот, позволяют континентальным или океаническим воздушным массам беспрепятственно проникать в соседние районы.

            Климат в большой степени зависит от характера подстилающей поверхности, под которой понимают компоненты земной поверхности, взаимодействующие с атмосферой. Лес, например, уменьшает суточную амплитуду температур почвы и, значит, окружающего воздуха. Снег уменьшает потери тепла почвой, но он отражает значительное количество солнечных лучей, и Земля поэтому нагревается слабо.

          С развитием на Земле человеческого общества появился новый фактор, влияющий на климат планеты. В городах температура воздуха выше, чем в окрестностях. Запыленность воздуха способствует образованию туманов, облаков, что ведет к сокращению продолжительности солнечного сияния и выпадению осадков. Хозяйственная деятельность человека порой имеет необратимое пагубное влияние на климат. Например, загрязнение атмосферы двуокисью серы и окислами азота породило такое явление, как кислотные дожди, отравляющие почву и водоемы, губящие леса. Эти загрязнения переносятся на большие расстояния воздушными массами и вместе с осадками выпадают далеко от источников загрязнения. Только в США и Западной Европе ими уничтожено уже более 30 млн. га, являющихся «легкими» планеты. Кислотные дожди выпадают и на территории России.

 

          3.2 Классификация климатов

                 

            Классификация климатов В.П. Кёппена — одна из наиболее распространённых систем классификации типов климата.

            Классификация была разработана немецким климатологом Владимиром Петровичем Кёппеном в 1900 (с некоторыми дальнейшими, сделанными им самим, изменениями в 1918 и 1936). Она основывается на концепции, в соответствии с которой наилучшим критерием типа климата является то, какие растения растут на данной территории в естественных условиях.

            Классификация климатов, основанная на учете режима температуры и осадков. Намечается 5 типов климатических зон, именно: А — влажная тропическая зона без зимы; В — две сухие зоны, по одной в каждом полушарии; С — две умеренно теплые зоны без регулярного снежного покрова; D — две зоны бореального климата на материках с резко выраженными границами зимой и летом; Ε — две полярные области снежного климата. Границы между зонами проводятся по определенным изотермам самого холодного и самого теплого месяцев и по соотношению средней годовой температуры и годового количества осадков при учете годового хода осадков. Внутри зон типов А, С и D различаются климаты с сухой зимой (w), сухим летом (s) и равномерно влажные (f). Сухие климаты по соотношению осадков и температуры делятся на климаты степей (BS) и климаты пустынь (BW), полярные климаты — на климат тундры (ЕТ) и климат вечного (постоянного) мороза (EF).

            Таким образом, получается 11 основных типов климата. Для дальнейшей детализации вводятся 23 дополнительных признака и соответствующие индексы (а, b, c, d и т. д.), основанные на деталях в режиме температуры и осадков.

            Буквенные обозначения для климатической классификации Кёппена:

(названия могут повторяться,  так как схема Кёппена не  совпадает с поясной схемой)

A — тропический и экваториальный

B — сухой, субэкваториальный,  тропический

C — умеренный, субтропический  и континентальный

D — континентальный, субарктический (бореальный)

E — полярный, субарктический, арктический

 

Af — климат тропических лесов

Aw — климат саванн

BS — климат степей

BW — климат пустынь

Cs — климат умеренно тёплый  с сухим летом (средиземноморский)

Cw — климат умеренно тёплый  с сухой зимой

Cf — климат умеренно тёплый  с равномерным увлажнением

Ds — климат умеренно холодный  с сухим летом

Dw — климат умеренно холодный  с сухой зимой

Df — климат умеренно холодный  с равномерным увлажнением

ЕТ — климат тундры

EF — климат постоянного мороза

 

            Дополнительные буквы: третья для самого жаркого, четвёртая для самого холодного месяца в году

 

i — сильнейшая жара: 35 °C и  выше

h — очень жарко: 28 — 35 °C

a — жарко: 23 — 28 °C

b — тепло: 18 — 23 °C

l — средне: 10 — 18 °C

k — прохладно: 0 — 10 °C

o — холодно: −10 — 0 °C

c — очень холодно: −25 — −10 °C

d — мучительно холодно: −40 —  −25 °C

e — вечная мерзлота: −40 °C и  ниже

Например:

BWhl (Асуан, Египет) — пустынный  климат с температурой июля 28-35 °C, а января: 10-18 °C

Dfbo (Москва, Россия) — умеренно-холодный (континентальный) с температурой  июля 18-23 °C, а января: −10-0 °C

Csal (Анталья, Турция) — средиземноморский  климат с температурой июля 23-28 °C, а января: 10-18 °C

 

            Классификация климатов Б.П. Алисова. Б. П. Алисов предложил выделять климатические зоны и области исходя из условий общей циркуляции атмосферы. Семь основных климатических зон: экваториальную, две тропические, две умеренные и две полярные (по одной в каждом полушарии) – он выделяет как такие зоны, в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха.

            Между ними Алисов различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризирующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны тропических муссонов, в которых летом преобладает тропический, а зимой полярный воздух; две субтропические; зоны субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает полярный, а зимой арктический или антарктический воздух. Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов. Так, тропическая зона находится между летним положением тропических фронтов и зимним положением полярных фронтов. Поэтому она будет круглый год занята преимущественно тропическим воздухом. Субтропическая зона находится между зимним и летним положением полярных фронтов; поэтому зимой она и будет находиться под преобладающим воздействием полярного воздуха, а летом – тропического воздуха. Аналогично определяется и границы других зон.