ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.09.2020
Просмотров: 6107
Скачиваний: 505
Рис. 78. Приземная карта погоды (2 мая в 15 часов)
методы прогноза — предсказание ее изменений путем интегриро
вания уравнений гидродинамики атмосферных процессов. Началь
ные условия — данные наблюдений за элементами погоды: тем
пературой, влажностью воздуха, давлением и т. д.
Прогноз погоды чрезвычайно сложен, потому что трудно
учесть весь комплекс взаимодействующих факторов в их посто
янном развитии.
Для составления краткосрочных прогнозов (на 1—3 суток) вы
являются причины, обусловившие предшествующее развитие ат
мосферных процессов. Затем на основании закономерностей, из
вестных из теории и имеющихся данных, определяют наиболее
вероятное направление их развития в ближайшее время.
Прогнозы сравнительно легко составлять, и они имеют высо
кую оправдываемость в тех случаях, когда в развитии атмосфер
ных процессов не происходит быстрых изменений. Неудачные
прогнозы погоды большей частью связаны с трудностя'ми опреде
ления быстрой перестройки синоптических процессов, изменением
скорости и направления атмосферных объектов. Средняя оправ
дываемость краткосрочных прогнозов не превышает 80%. Боль
шей точностью отличаются специализированные прогнозы (для
авиации, флота, сельского хозяйства и т. д.), менее точны общие
182
прогнозы. Чем больше срок прогноза, тем меньше его оправды
ваемость.
Долгосрочные
прогнозы погоды делятся на прогнозы малой
заблаговременности (4—8 суток) и большой заблаговременности
(месяц, сезон). Они содержат лишь общую характеристику по
годы и приблизительные даты резких ее изменений. Задача со
ставления долгосрочных предсказаний погоды еще сложнее и точ
ность их значительно мепыпе точпости краткосрочных прогнозов.
Систематическое составление долгосрочных прогнозов нача
лось в 1922 г. в СССР по методу, предложенному Б. П. Мульта-
новским и развитому другими учеными. На основании изучения
синоптических карт за длительный период было установлено,
что за 4—8 суток (естественный синоптический период) на срав
нительно большой территории в общих чертах сохраняются ос
новные системы барического поля и господствующий перенос
воздушных масс, поэтому сохраняется общий характер погоды,
и неожиданных скачков не бывает. Зная направление развития
атмосферных процессов в начале периода, можно судить о пого
де в остальпые его дни.
Составленные на основании многолетних наблюдений карты
траекторий и повторяемости циклонов и антициклонов указали
на связь их с центрами действия атмосферы: Азорским макси
мумом, Исландским минимумом и т. д. Обнаружилось, что цик
лоны и антициклоны имеют «излюбленные» направления движе
ния и перемещаются от центров действия атмосферы по осям
(нордкапская, вепгерская, карская и т. д.). Выделили «синопти
ческие сезоны», в течение которых сохраняется определенное со
четание осей. Метеорологи считают, что год имеет 6 таких «сезо
нов»: весенний (с 12 марта), первой половины лета (с 7 мая),
второй половины лета (с 30 июня), осенний (с 22 августа), пред
зимний (с 15 октября) и зимний (с 21 декабря). Даты начала си
ноптических «сезонов» взяты средние из многолетних наблю
дений. В конкретном году могут быть отклонения на 20—40 дней.
Составляя прогноз погоды на месяц, на сезон, тщательно изу
чают синоптическую обстановку предшествовавших месяцев те
кущего года и ряда прошедших лет, подбирают аналогичные си
ноптические положения (карты-аналоги) и, предполагая, что
процессы будут развиваться сходно, предсказывают погоду.
Статистическим способом установили, что метеорологические
процессы каждого месяца имеют аналогов среди других месяцев
года. Так, например, атмосферные процессы октября в 73% слу
чаев аналогичны процессам января. Эта зависимость также ис
пользуется при прогпозах погоды. Окончательный прогноз со
ставляется на основании целого ряда частных прогнозов с уче
том того, насколько оправдываются различные способы прогно
зирования.
Оправдываемость долгосрочных прогнозов еще невелика. Так,
прогнозы на месяц оправдываются не более чем на 70%.
№
Можно говорить о сверхдолгосрочных прогнозах, но это уже
проблема прогнозов климата, которая еще далека от решения.
Совершенствование методов прогнозирования погоды требует
объединения усилий многих ученых и специалистов: синопти
ков, климатологов, океанологов, физиков, математиков, специа
листов по вычислительной технике, по системам метеорологиче
ских спутников. В течение двух последних десятилетий искус
ственные спутники и ЭВМ оказали огромное влияние на разви
тие службы погоды. ЭВМ позволили обрабатывать колоссальную
метеоинформацию (включая вычисление прогноза). Искусствен
ные спутники дали возможность получать сведения о погоде на
всей Земле. Они имеют телевизионную аппаратуру, передающую
изображение Земли и облачность на освещенной стороне пла
неты. Инфракрасная аппаратура позволяет просматривать ноч
ную сторону Земли. Актинометрическая аппаратура служит для
получения сведений о тепловом балансе Земли.
С разных орбит спутники могут «рассматривать» Землю
с разных сторон, «видеть» сразу (с одного спутника) все полуша
рие. Организация системы метеорологических спутников «Метеор»
обеспечивает непрерывную их работу, непрерывную информацию
о состоянии атмосферы на планете. Уже сформировался особый
раздел науки — спутниковая метеорология, которая несомненно
сыграет большую роль не только в предсказаниях погоды, фор
мирующейся независимо от человека. Уже сделаны первые по
пытки активного воздействия на погоду (искусственные осадки,
борьба с градом и т. д.).
Встает проблема научного управления погодой, от решения
которой в немалой степени зависит благосостояние человечества.
Когда вопрос касается атмосферы, не знающей границ, особенно
ощущается необходимость международного сотрудничества. Оно
осуществляется через Всемирную метеорологическую организа
цию (ВМО). Многое будет зависеть от организованной при ВМО
Всемирной службы погоды (ВСП), во главе которой — три ми
ровых Гидрометеорологических центра: в Мельбурне, Вашингто
не и Москве.
В наше время прогноз погоды можно услышать по радио не
один раз в день, прочитать в газете. Но прогнозы даются обычно
для большого района. В конкретной местности для их уточнения
полезно использовать
местные признаки погоды.
Эти признаки
хорошо известны населению, особенно занимающемуся сельским
хозяйством, и взяты из опыта многих поколений. Они имеют
физическое обоснование и ценны своей доступностью. Так, на
пример, признаки сохранения малооблачной, без осадков (хоро
шей) погоды летом: ветер слабый утром, усиливающийся днем и
снова стихающий к вечеру, появление утром (к 10 часам) не
большого количества кучевых облаков, растворяющихся к вечеру,
ночью роса и туман в низинах, исчезающие с восходом Солнца,
хорошо выраженные бризы; зимой — «ложное» солнце, столбы,
m
белые венцы большого радиуса, красная вечерняя заря, дым,
поднимающийся из труб вверх, и т. д. Признаки перехода к пас
мурной с осадками погоде: быстро движущиеся с запада пери
стые облака, появление гало и венцов, усиленное мерцание звезд
и т. д. В «Лабораторных занятиях по общему землеведению»
дается таблица признаков погоды, в которой видна связь их с со
стоянием атмосферы.
При предсказании погоды но местным признакам пользу
ются следующим правилом: если погода сегодня такая же, как
вчера, и нет признаков ее изменения, то завтра она будет при
мерно такой же, как сегодня. Если наблюдаются признаки изме
нения погоды, используется их совокупность.
Наблюдение над местными признаками погоды позволяет ви
деть связь явлений в природе, понимать происходящие в ней про
цессы. Поэтому организация таких наблюдений в школе очень
важна.
Изучение погоды — это одновременно и изучение климата, так
как изучается состояние атмосферы.
КЛИМАТ
Как ни изменчива погода, многолетние наблюдения позволя
ют заметить закономерную последовательность ее смены — харак
терный для того или иного места режим погоды.
Действительно, такой сухой и жаркой погоды, какая была
в Москве в июле 1972 г. москвичи не помнят, а в июле 1969 г.
они почти не снимали плащей и жаловались на «похолодание
климата». В январе в Москве бывает очень холодная погода и
бывает тепло. Но данные о погоде в Москве за многие годы сви
детельствуют о том, что такие «необычайные» погоды для кли
мата, в котором находится Москва, не исключение, наоборот,
большое разнообразие погоды, ее изменчивость характерны для
него. Однако в Москве никогда не наблюдалась жаркая погода
зимой или, наоборот, морозная летом. Зима всегда холоднее ле
та. Состояние атмосферы закономерно изменяется в течение го
да от сезона к сезону, и только на общем фоне этих изменений
в разные годы возможны значительные отклонения. Они свиде
тельствуют о большой изменчивости погоды, но не меняют
характерного для района Москвы состояния атмосферы, т. е. кли
мата.
Общепринятого определения понятия «климат» нет, хотя слово
это (klima — наклон) употребляли еще в Древней Греции, имея
в виду угол падения солнечных лучей на поверхность.
«Климат» определяли как среднее состояние атмосферы и,
соответственно, характеризовали средними значениями метеоро
логических элементов, выведенными на основании многолетних
наблюдений над погодой (средние температуры, средние коли
чества осадков и т. д.). Средние многолетние величины считались
185
показателями климата. Кроме средних, учитывались также край
ние значения метеорологических элементов (наибольшие и наи
меньшие), определяющие пределы, в которых возможны откло
нения от среднего состояния. Все климатические показатели по
лучали путем подсчета, т. е. статистическим методом, который
долго был единственным методом климатологии
(статистическая
климатология).
Его применение позволило обработать очень
большой материал метеорологических наблюдений, создать клима
тические справочники, атласы, сделало возможными сравнительные
характеристики и классификацию климатов. Статистический ме
тод в климатологии не потерял практического значения и сейчас.
Однако механическое деление погоды на ряд метеорологиче
ских элементов мешало изучению реального состояния атмосфе
ры. Сочетания отдельно вычисленных их значений оказывались
искусственными, крайне редко встречающимися в природе.
Развитию климатологии способствовало применение нового,
комплексного метода
(комплексная климатология),
предположен
ного впервые Е. Е. Федоровым, определившим климат как «много
летний режим погоды, проявляющийся в закономерной последова
тельности всех наблюдаемых в данной местности погод». Сущность
комплексного метода в том, что для характеристики климата
используются не отдельно взятые осредненные метеорологические
элементы, а комплексы этих элементов, отражающие реальную
погоду в конкретный период, т. е. комплексные типы погоды.
С помощью комплексных типов погоды характеризуется много
летний режим погоды —
климат.
Комплексный метод дал возможность построить широко при
меняемые графики структуры климата в погодах, хорошо пере
дающие особенности разных климатов. Графики дополняются
кривыми хода средних месячных температур, крайними значе
ниями температуры воздуха, диаграммами осадков, данными по
радиационному и тепловому балансам.
Одновременно с комплексным методом получил развитие си-
ноптико-динамический метод
(динамическая климатология),
поз
воляющий с помощью синоптических карт раскрыть процессы,
обусловливающие климат данной местности. Особое зпачение при
этом обращается на движение воздушных масс, их трансформа
цию, на фронтальные .процессы и атмосферные вихри. «Климат
определяется как закономерная последовательность метеороло
гических процессов».
Современная климатология использует все методы, совер
шенствуя их.
Из многих определений понятия «климат» наиболее 'употре
бимо определение: «Климат — многолетний режим погоды, обус
ловленный солнечной радиацией, характером подстилающей по
верхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы» '.
1
Определение принадлежит К. С. Рубинштейн и О. А. Дроздову.
186
Факторы формирования климата.
Формируется климат в ре
зультате сложного взаимодействия атмосферы с подстилающей по
верхностью. Главная роль в формировании климата принадлежит
солнечной радиации — источнику энергии всех атмосферных про-.
цессов.
Распределение солнечной радиации на Земле определяется ша
рообразной фигурой планеты — это объясняет различия в климате,
зависящие от широты. Движение Земли при наклонном положе
нии ее оси относительно орбиты определяет неравномерное рас
пределение солнечного тепла в течение года на Земле, сезонность
климата, неодинаково выраженную на разных широтах. Этим же
объясняется возникновение тепловых поясов — основы зональ
ности климата Земли. Эти различия климатов связаны с поступле
нием солнечного тепла на Землю и не зависят от характера под
стилающей поверхности. Если бы земная поверхность была со
вершенно однородной, они также имели бы место, определяя
закономерное изменение климата от экватора к полюсам.
Влияние неоднородной
подстилающей поверхности,
неодина
ково принимающей и передающей атмосфере солнечное тепло,
поставляющей в атмосферу влагу, влияющей на движение воз
духа, определяет формирование различных климатов в пределах
одного теплового пояса, объясняет несовпадение границ клима
тических поясов с границами поясов освещения. Подстилающая
поверхность — второй из двух важнейших факторов формирова
ния климата.
Под влиянием различий водной поверхности и поверхности
суши формируются морской и континентальный климаты. Конти
нентальный климат лишен смягчающего влияния Океана. Глав
ное его отличие от климата морского — большие, возрастающие
с увеличением континентальности, годовая и суточная амплитуды
колебаний температуры. Влажность воздуха в континентальном
климате меньше, чем в морском; уменьшаются облачность,
осадки, скорость ветра.
Большое влияние на формирование климата над Океаном и
над прилегающими к нему частями континентов оказывают океан
ские течения. Они переносят тепло и холод. Холодные течения
уменьшают неустойчивость атмосферы, ослабляют вертикальность
движения воздуха и обмен теплом и влагой. Испарение над холод
ными течениями менее интенсивно, чем над теплыми. Над ними
и на границе их с теплыми течениями часто возникают туманы.
Под влиянием океанских течений климаты западных и восточ
ных побережий на одних и тех же широтах оказываются различ
ными. Закономерность возникновения этих различий объясняет
схема течений Мирового океана (рис. 91). Поскольку течения,
идущие от экватора, несут тепло, а течения, идущие к экватору,—
холод, в умеренных широтах климат западных побережий матери
ков должен быть теплее, чем восточных, в тропических широтах —
наоборот.
187
•
Влияние орографии (высоты и взаиморасположения неровно
стей на земной поверхности) особенно значительно там, где горы.
С увеличением высоты приход солнечной радиации увеличивается,
но увеличивается и излучение, поэтому температура понижается.
Иногда зимой можно наблюдать обратное явление — инверсию
температуры, вызванную отеканием холодного воздуха в котло
ваны между хребтами. Количество осадков с высотой возрастает
до известного предела, выше которого оно уменьшается. Предел
этот различен, так как зависит от влажности воздуха и интен
сивности выделения влаги при поднятии (Гималаи 1000—1500 м,
Центральный Кавказ 2500 м). Там, где осадки выпадают в твер
дом виде и не успевают стаять, на горах возникают ледники,
оказывающие влияние на климат. Климатическим различиям
в горах способствует разпая экспозиция склонов, их неодинаковое
положение по отношению к господствующим ветрам. Заметно
влияют горы на климат, как барьеры, задерживающие воздуш
ные течения, особенно холодные, когда воздух растекается не
большим слоем '.
В горах очень часто возникают местные циркуляции воздуха.
С влиянием гор на состояние атмосферы связана вертикальная
поясность климатов, осложняющая горизонтальную климатиче
скую зональность.
Рассматривая влияние подстилающей поверхности на климат,
необходимо обратить внимание на современное оледенение, зани
мающее значительную площадь в полярных районах.
Известна большая отражающая способность льда и снега
(альбедо до 0,9). Подсчитано, что, если бы льды сплошь покрыли
Землю, средняя температура воздуха у ее поверхности снизилась
бы примерно на 100°С (сейчас она + 1 5 ° С ) . Ясно, что ледяной
покров сильно снижает температуру воздуха в полярных районах,
увеличивая контрасты температуры между высокими и низ
кими широтами. Климатическая зональность их влиянием усили
вается.
На климат влияет
сезонный снежный
покров,
растительный
покров и многие другие особенности подстилающей поверхности.
Масштабы влияний подстилающей поверхности на климат
весьма различны: в одном случае это влияние материков и океа
нов, в другом — отдельных горных хребтов, в третьем — лесных
массивов и т. д. Эти влияния «накладываются» друг на друга, и
поэтому каждый более «мелкий» климат должен иметь черты кли
мата, на который он «наложилея». Все климаты одного и того же
климатического пояса обязательно имеют общие чррты, завися
щие от высоты Солнца над горизонтом, продолжительности дня
и ночи, общего господствующего движения воздуха.
1
Примером может быть влияние Крымских и Кавказских гор на
климат Черноморского побережья,
188
Циркуляция атмосферы происходила бы и при однородной
подстилающей поверхности Земли, неодинаково нагреваемой сол
нечными лучами в высоких и низких широтах, но была бы менее
сложной. Влияние неоднородной подстилающей поверхности
осложняет циркуляцию атмосферы (пример, муссоны, местные
ветры) и тем увеличивает разнообразие климатов.
Огромное значение имеет перенос воздушными течениями
влаги с водной поверхности на сушу в системе Мирового влаго-
оборота (рис. 81).
Классификация климатов. На Земле трудно найти два совер
шенно одинаковых климата, но, выявив основные черты сходства
и различия, можно сгруппировать их по одному или нескольким
ведущим признакам, по условиям происхождения, т. е. классифи
цировать.
Первые классификации климата появились в 70-х годах XIX в.
и имели описательный характер. Выделенные климатические
провинции именовались по географическому названию мест их
расположения (Капская, Калифорнийская и т. д.). Количество
провинций в классификации, предложенной Зупаном, дости
гает 103.
Широкое применение во всех странах получила классификация
климатов, созданная В. П. К е п п е н о м в 1900 — 1936гг. В основу
классификации климатов Кеппен взял различия в температуре и
увлажнении, считая главным не одинаковую среднюю годовую
температуру, а наличие или отсутствие ясно выраженной смены
времен года. Кеппен выделяет 5 климатических поясов:
А
— жар
кий,
В
— сухой,
С
— умеренно теплый,
D
— умеренно холодный,
Е
— холодный.
Пояс А.
Средняя температура самого холодного месяца не
ниже +18° С. Годовая сумма осадков не менее 75 см. Границы
пояса: июльская изотерма +18° на севере и январская изотерма
+18° на юге.
Пояс В.
Границы определяются соотношениями средней годо
вой температуры
(t)
и годового количества осадков (г см); при
этом учитывается характер распределения осадков в течение года:
при преобладании зимних осадков
r^2t;
при преобладании лет
них осадков r ^ 2 (i + 14); при равномерном увлажнении г^
< 2 ( * + 7).
Формулы соотношения
t
и г выделены Кеппеном эмпири
чески.
В поясе
В
выделяются климат степей
BS
и климат пустынь
BW
]
.
В пустынях осадков в 2 раза меньше предела засушливости
и соотношение годового количества осадков и температуры соот
ветственно изменяется: 1) г ^
t;
2)
г
^
t +
14; 3) г ^
t +
7.
1
S
и
W
— начальные буквы немецких слов Steppe (степь) и Wuste
(пустыня),
189
Пояс С.
Средняя температура самого холодного месяца ни
же + 18° С, но но ниже —3°. Может выпадать снег, но устойчи
вого покрова не образуется. Количество осадков больше предела
засушливости (пояс
В).
Граница пояса со стороны экватора — изотерма + 18° самого
холодного месяца, со стороны полюса —3° самого холодного месяца.
Пояс Д.
Средняя температура самого холодного месяца ни
же —3° С. Средняя температура самого теплого месяца не ниже
+10° С. Годовое количество осадков больше предела засушливо
сти; образуется устойчивый снежный покров. Пояс ограничен
со стороны экватора изотермой — 3° С самого холодного месяца,
со стороны полюса — изотермой +10° С самого теплого месяца.
В южном полушарии климата
D
нет.
Пояс Е.
Средняя температура самого теплого месяца ниже
+10° С. Граница пояса — изотерма +10° С самого теплого ме
сяца — граница распространения леса. Климат холодного пояса
делится на климат тундры
(ЕТ)
и климат мороза
(EF).
Граница
между ними — изотерма 0° самого теплого месяца.
В поясах
А, С, D
— различаются климаты с сухой зимой
(w),
с сухим летом
(s)
и с равномерным увлажнением (/).
Кеппен выделил 11 основных типов климата:
Af
— влажных тропических лесов,
А Ъ
— саванн,
BS
— степей,
BW —
пустынь,
Cs
— умеренно теплый с сухим летом (средиземноморский),
.
Cw
— умеренно теплый с сухой зимой,
С/ — умеренно теплый, равномерно влажный,
Dw
— умеренно холодный с сухой зимой, забайкальский,
Df
— умеренно холодный, равномерно влажный,
ЕТ
— тундры,
EF
— постоянного мороза.
Кеппен считал главным буквенное обозначение — «формулу
климата» и не придавал большого значения названиям. Буквы
в климатической формуле ставятся в порядке важности обознача
емых ими черт климата. Формула может состоять из трех букв,
например
С fa, Cfb, С {с.
Буква
а
показывает, что средняя тем
пература самого теплого месяца выше +22° С,
в
обозначает, что
по крайней мере 4 месяца в году имеют среднюю температуру
выше + 1 0 ° С. Если число месяцев со средней температурой
+10°, от одного до трех ставится буква с. Буквой
d
поль
зуются, когда нужно, показать, что температура самого холодно
го месяца ниже — 38° С, например
Dwd.
Классификация Кеппена отличается стройностью, четкостью
и удобна для пользования. К недостаткам этой классификации
относят искусственное выделение предела засушливости (см.
климат
В),
употребление одних и тех же показателей для обоз-
190
начения Климатов, низменностей и гор (в последнем случае к ин
дексам прибавляется
И,
например
ЕТН).
Классификация В. Кеппена основана на внешних качествах и
особенностях климатов и не вскрывает причин их образования.
С классификацией Кеппена во многом сходна классификация
климатов, предложенная Л. С. Б е р г о м (1924г.). Климатические
зоны, по Бергу, совпадают с географическими (ландшафтными)
поясами и зонами. Особых критериев для их выделения не пред
лагается, границы проводятся по наиболее характерным призна
кам ландшафтов, включая растительность и почвы.
Факторы формирования климатов учтены в классификации,
разработанной Б. П. А л и с о в ы м и называемой генетиче
ской. В основу ее положены условия циркуляции атмосферы,
типы воздушных масс и их перемещение. В зависимости от
различий в температуре, влагосодержании преобладающих типов
воздушных масс, а также в характере их циркуляции выделяется
13 климатических поясов: 7 основных и 6 переходных. Основные
пояса характеризуются господством одной воздушной массы.
К ним приурочены очаги формирования географических типов
воздушных масс. Переходные пояса располагаются между основ
ными и отличаются сменой воздушных масс по сезонам. Летом
сюда приходит воздух из более низких широт, зимой — из более
высоких. Границами климатических поясов, по Алисову, являются
крайние (летнее и зимнее) положения климатических (главных
атмосферных) фронтов. Экваториальный пояс — пояс господства
экваториального воздуха, образующегося за счет трансформации
тропического воздуха, приносимого пассатами. Субэкваториаль
ные пояса (тропических или экваториальных муссонов) — летом
преобладает экваториальный воздух, зимой — тропический. Гра
ница со стороны умеренных широт — летнее положение тропи
ческого фронта. Тропические пояса — постоянно преобладает тро
пический воздух — расположены между летним положением тро
пического и зимним положением полярного фронта. Субтропиче
ские — летом воздух тропический, зимой — умеренных широт.
Границы пояса — летние и зимние положения полярного фронта.
Умеренные пояса — пояса господства воздуха умеренных ши
рот — расположены между летним положением полярного фронта
и зимним положением арктического (антарктического) фронта.
Субарктический (субантарктический) пояс — область смены воз
духа умеренных широт и воздуха арктического (антарктиче
ского). Граница — зимнее и летнее положение арктического (ан
тарктического) фронта. Арктический пояс (антарктический) —
место формирования арктического (антарктического) воздуха.
Ограничен со стороны умеренных широт летним положением арк
тического (антарктического) фронта.
В каждом климатическом поясе — 4 основных типа климата:
материковый, океанический, климат западных и климат восточ-
191-