Файл: С. М. Матвеев Л. М. Акимов Учение об атмосфере Метеорология и климатология.pdf

100
Некоторые прогностические правила

Циклоны перемещаются в направлении падения давления параллельно линии, соединяющей центр области давления в передней части циклона с центром области роста давления в его тыловой части.
Антициклоны перемещаются в направлении роста давления параллельно линии, соединяющей область роста давления в его тыловой части.

Неокклюдированный циклон движется примерно параллельно изобарам теплого сектора, что то же самое, что и вдоль изотерм, оставляя более низкие температуры слева от направления перемещения. Причем скорость его будет возрастать до тех пор, пока не начнется процесс окклюдирования, т. е. смыкания холодного и теплого фронтов.

Циклон (антициклон) движется в том направлении, в котором быстрее всего повышается (понижается) температура в нижнем слое тропосферы.

Если в обширной области низкого давления располагаются два примерно одинаковых центра, то они имеют тенденцию вращаться против часовой стрелки вокруг центральной точки, расположенной между ними. Антициклоны в аналогичных случаях перемещаются, вращаясь относительно друг друга по направлению хода часовой стрелки.

Если распределение барических тенденций вблизи центра циклона
(антициклона) одинаково по всем направлениям, то этот циклон
(антициклон) в ближайшее время будет малоподвижным
(стационарным).

При преобладающем движении циклонов, с запада на восток, каждый следующий циклон данной серии перемещается южнее предыдущего.

После окклюдирования циклона его траектория несколько отклоняется влево от траектории, которая была в предшествующий отрезок времени. При этом скорость его резко уменьшается.

Высокие (холодные) циклоны и высокие (теплые) антициклоны в последней стадии своей жизни малоподвижны.

101
ТЕМА № 14
ОСНОВНЫЕ КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Цель работы: Освоить понятия – основные климатообразующие процессы, географические факторы климата (климатообразующие факторы).
Изучить основные показатели климата: среднемноголетние характеристики метеоэлементов, континентальность, коэффициент увлажнения, радиационный индекс сухости, ГТК.
Климатологиейназывается раздел метеорологии, в котором изучаются закономерности формирования климатов, их распределение по земному шару и изменения в прошлом и будущем.
Под климатом в узком смысле слова, илилокальным климатом,
понимают совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственных тому или иному месту в зависимости от его географической обстановки.
Климатом в широком смысле, илиглобальным климатом,
называется статистическая совокупность состояний, проходимых системой
«атмосфера – океан – суша – криосфера – биосфера» за периоды времени в несколько десятилетий.
Климат, являясь одной из физико-географических характеристик среды, окружающей человека, оказывает решающее влияние на хозяйственную деятельность людей: на специализацию сельского хозяйства, размещение промышленных предприятий, воздушный, водный и наземный транспорт и т.п.
Знание основ климатологии необходимо для подготовки географа любой специальности.
Основные климатообразующие процессы
Климатическая система включает атмосферу, гидросферу, литосферу, криосферу и биосферу.
Физические процессы, определяющие внешние воздействия на климатическую систему, а также основные взаимодействия между звеньями климатической системы, называют климатообразующими факторами.

102
Компоненты климатической системы и различные процессы, влияющие на формирование и изменения климата, делят на внешние и
внутренние.
К внешним процессам относят: приток солнечной радиации, измене- ния состава атмосферы, вызванные процессами в литосфере и притоком аэрозолей и газов из космоса; изменения очертаний океанов, суши, орографии, растительности.
К внутренним процессам относят: взаимодействия атмосферы с оке- аном, с поверхностью суши и льдом (теплообмен, испарение, осадки), взаимодействие лед-океан, изменение газового и аэрозольного состава атмосферы, облачность, снежный и растительный покров, рельеф и очертания материков.
Теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция – основные климатообразующие факторы (процессы).
Географические факторы климата
(климатообразующие факторы)

Географическая широта определяет зональность в распределении элементов климата.

Климат изменяется с высотой. Атмосферное давление с высотой падает, солнечная радиация и эффективное излучение возрастают, температура, удельная влажность убывают. Ветер достаточно сложно меняется по скорости и направлению. Высотная климатическая
зональность определяется тем, что в горах изменение метеорологических величин с высотой создает быстрое изменение всего комплекса климатических условий.

На климатические условия влияет орографический фактор: высота местности над уровнем моря, высота и направление горных хребтов, экспозиция склонов, направление преобладающих ветров, ширина долин, крутизна склонов.

Распределение суши и моря определяет деление типов климата на морской и континентальный.
Зональность климатических характеристик оказывается возмущенной или перекрытой влиянием неравномерного распределения суши и моря. В Южном полушарии, где океаническая поверхность преобладает, а распределение суши более симметрично относительно полюса, чем в Северном, зональность

103 в распределении температуры, давления, ветра выражена лучше.
Положение места относительно береговой линии существенно влияет на режим температуры, влажности, облачности, осадков, определяя степень континентальности климата. Континентальность климата– совокупность характерных особенностей климата, определяемых воздействиями материка на процессы климатообразования.

Океанические течения создают особенно резкие различия в темпе- ратурном режиме поверхности моря и тем самым влияют на распреде- ление температуры воздуха и на атмосферную циркуляцию. Устойчи- вость океанических течений приводит к тому, что их влияние на атмос- феру имеет климатическое значение.

Снежный (ледяной) покров (криосфера) уменьшает потерю тепла почвой и колебания ее температуры. Поверхность покрова отражает солнечную радиацию днем и охлаждается излучением ночью, поэтому она понижает температуру приземного слоя воздуха. Весной на таяние снежного покрова тратится большое количество тепла, которое берется из атмосферы.

Растительность изменяет деятельную поверхность в деятельный слой, усложняет условия тепло- и влагообмена в приземном слое воздуха.
Альбедо травянистой и кустарниковой растительности изменяется от
15 до 30 %. Значительная часть солнечной радиации поглощается растениями, и к почве проникает лишь небольшая ее доля. В приземном воздухе среди растительности температура обычно ниже, чем на открытом месте. Относительная влажность в травостое высока вследствие транспирации. Лес уменьшает поверхностный и увеличивает подземный сток.
Основные показатели климата:
среднемноголетние характеристики метеоэлементов,
континентальность, коэффициент увлажнения,
радиационный индекс сухости, ГТК
Подробные данные метеорологических наблюдений можно найти только в книжках записи наблюдений, которые ведутся непосредственно наблюдателем на станции (КМ-1, КМ-2, КМ-3 и т.д.). Однако книжки наблюдений хранятся на метеостанции только в течение 3-х лет, а более ранние подлежат уничтожению.

104
Данные прямых наблюдений за метеорологическими величинами у земли содержатся в наиболее полном виде в таблицах месячной отчетности
ТМ-1 (все метеорологические величины, кроме солнечной радиации и температур почвы), ТМ-3 (температуры почвы), ТМ-11, ТМ-12 (солнечная и земная радиация) и в таблицах самописцев температуры, давления, влажности, осадков. Эти таблицы хранятся в фонде ГГО им. Воейкова, а за последние годы – в фонде Всероссийского НИИ гидрометеорологической информации – мирового центра данных (ВНИИГМИ – МЦД).
На технических носителях имеются данные:
месячные – с 1889-1898 гг;
суточные – с 1936 г;
срочные (8-и срочные) – с 1966 г.
Для характеристики климата необходимы в первую очередь многолетние средние величины метеоэлементов. а также – крайние значения
(максимальные и минимальные), абсолютные максимумы и минимумы, среднемноголетние максимумы и минимумы, средние за месяц максимальные и минимальные значения.
Климатологический смысл многолетних средних значений элементов заключается в сравнимости их между собой, как в пределах исследуемой территории, так и в широком планетарном масштабе.
Величины средних температур, осадков и другие средние можно рассматривать как «климатологические нормы» для данного географического района лишь приближенно, т.к. в связи с «разбросом» фактических данных средние часто не совпадают с преобладающими.
Важными климатологическими показателями являются также: годовой ход метеоэлементов и повторяемость их в разные годы.
Величина годовой амплитуды температуры воздуха зависит от географической широты. В низких широтах годовые амплитуды температуры меньше по сравнению с высокими широтами. Это положение приводит к необходимости исключения влияния широты на годовую амплитуду. Для этого предложены различные показатели континентальности климата, представленные функцией годовой амплитуды температуры и широты места.
Формула Горчинского:
4
,
20
sin
7
,
1



A
K
, (28) где А - годовая амплитуда температуры воздуха, φ – географическая широта.

105
Формула Ценкера:
20
%
100 2
,
1



A
K
. (29)
Средняя континентальность над океаном равна нулю, а для Верхоянска равна 100. Климат европейской части России в общем умеренно континентальный, азиатской части – резко континентальный.
Для определения континентальности можно также использовать формулу, упрощенную Борисовым:
%
100

A
K

, (30)
Наименьшая континентальность (30 %) характерна для западных районов Баренцева моря. Наибольшая континентальность (почти 100 %) отмечается в центральных районах Якутии, отсюда континентальность убывает во все стороны.
Географические зоны образуют закономерную систему, основой которой являются тесно связанные между собой территориальные изменения годовых величин радиационного баланса земной поверхности, годовых сумм осадков и отношений между радиационным балансом и осадками, выраженными в тепловых единицах, то есть в калориях или джоулях
(ваттах), необходимых для испарения годовых осадков. Это отношение носит название индекса сухости, или радиационного индекса сухости М.И.
Будыко:
LP
B
K

, (31) где К — индекс сухости; В — годовой радиационный баланс, МДж/м • год; L
— скрытая теплота испарения, МДж/кг; Р — годовые суммы осадков, мм.
Внутри каждого широтного пояса существует определенное соответствие границ природных зон изолиниям тех или иных значений радиационного индекса сухости. В различных широтных поясах одним и тем же значениям радиационного индекса сухости соответствуют природные зоны, сходные по ряду существенных признаков. При переходе от одного широтного пояса к другому в рядах природных зон, соответствующих изменениям условий влажности, периодически повторяются признаки

106 сходства наряду с различиями, обусловленными изменениями тепловых энергетических условий (периодический закон зональности) .
При близких годовых количествах радиационного тепла, но различном увлажнении продуктивность лесных биогеоценозов и разнообразие их состава тем больше, чем радиационный индекс сухости ближе к единице и чем больше годовой радиационный баланс.
Между радиационным балансом и средними температурами земной поверхности существует тесная связь. Средние значения сумм температур земной поверхности за период с температурами воздуха выше 10 °С превышают значения радиационного баланса примерно в 100 раз, если последний выражен в Вт/м
2
в год.
Испаряемость приблизительно пропорциональна значению радиационного баланса и в среднем равна его значению, деленному на скрытую теплоту парообразования. Периодический закон географической зональности опирается на учет трех взаимосвязанных факторов: годового радиационного баланса В, годовой суммы осадков Р и радиационного индекса сухости К .
При К > 3 – это тип пустынных ландшафтов. В зависимости от количества тепла (значение В) облик пустыни меняется при B от 0 до 2100
МДж/м
2
• год – пустыня умеренного климата, при В от 2100 до 3150 – пустыня субтропическая, при В > 3150 – пустыня тропическая.
Между теплом и влагой существует соразмерность: К близок к 1 – т.е. осадков выпадает столько, сколько может испариться; при недостатке влаги
(K > 1) нарушается бесперебойное течение процессов испарения и транспирации; при избытке (К < 1) – процессов аэрации
Суть периодического закона географической зональности сводится к тому, что в разных географических поясах, обладающих различными тепловыми ресурсами, но в близких по увлажнению условиях, формируются сходные типы ландшафтов.
Согласно периодическому закону географической зональности существует определенная тесная зависимость типов географических зон от радиационного баланса и индекса сухости. Из этого закона следует, что любое изменение климата влечет за собой соответствующее изменение положения и характера географической зоны. Величины индекса сухости совместно со значениями температур дают возможность установить определенные географические зоны.

107
Для оценки увлажнения используют также
коэффициент
увлажнения Г.Н. Высоцкого и Н.Н. Иванова (Кув), представляющий собой отношение годовой суммы осадков (Р) к годовой испаряемости (Ео)
Eo
P
Kóâ

. (32)
Для каждой географической зоны характерны определенные значения этого коэффициента. Там, где он больше 1,0, при наличии достаточного тепла преобладают лесные ландшафты; меньше 1,0 – развиты лесостепные
(0,6-1,0), степные (0,3-0,6), полупустынные (0,1-0,3) и пустынные (0,0-0,1) ландшафты.
Объективным показателем для оценки лесорастительных условий разных природных зон является

108
ТЕМА № 15
КЛИМАТЫ РОССИИ, КЛИМАТ ЦЧР
Цель работы: Ознакомиться с климатическими зонами на территории
России, с распределением основных климатических элементов.
Ознакомиться с основными климатическими характеристиками Центрально-
Черноземного района.
Климаты России
Основываясь на классификации климатов Л.С. Берга, в России можно выделить 8 типов климата:
1. Климат тундры
2. Климат тайги
3. Климат лиственных лесов умеренной зоны
4. Климат степей
5. Климат внетропических пустынь и полупустынь
6. Муссонный тип климата умеренных широт
7. Средиземноморский климат
8. Климат влажного субтропического леса
Краткая характеристика климатов
1. Тундра
Северная полоса России. Средняя температура самого теплого месяца от 0º до 12 ºС, годовая сумма осадков 150-300 мм. Тундра безлесна. За южную границу тундры принимают северный предел распространения леса.
2. Тайга
Более 90 % всей лесной площади России занимает тайга. В европейской части России южная граница тайги проходит по линии: Санкт-
Петербург – Нижний Новгород – Екатеринбург. Затем вся Западная Сибирь
(кроме южных районов), Восточная Сибирь (кроме Среднего Амура и
Уссурийского края), Камчатка, Северная часть Сахалина. Климат тайги характеризуется большой континентальностью. Зимы в тайге холодные.
Температура самого теплого месяца от 10º до 20 ºС. Осадков выпадает 300-
600 мм. Большие территории в тайге заняты вечной мерзлотой.
3. Леса умеренной зоны
Средняя полоса России, южнее линии С. Петербург – Н. Новгород –
Екатеринбург, юг западной Сибири. В зону лиственных лесов Л.С. Берг