Понятие о климате и климатической системе
Температура, влажность потоке энергии в атмосфере, скорость и направление ветра, осатки и их месту, от часа к часу. “Мгновенное”состояние атмосферы в данном месте обычно определяется течение часа на расстояние около 100 км и называется погодой. Но для описания того, что прайсходит в атмосфере за большие отрезки времени, используется понятие “климат”, введенное в научный оборот 2200 лет назад древнегреческим астрономом Гиппархом означающее по-гречески “наклон”. Он имел в виду полуденный наклон солнечных лучей различие которого от экватора к полюсу уже тогда считалось главной причиной различий погоды в низких и высоких широтах.
Под климатом пнимаются найболее часто повторяющеися для данной месности особенности погоды, создающие типичный режим температуры, увлажнения, циркуляции атмосферы. При этом под тепичными понимаются те черты, которые сохраняются практический неизменными на протяжении одного поколения, т.е. порятка 30 – 40 лет. к числу этих черт относятся не только средние значения, но и показатели изменчивости токие, как, например, амплитуда колибаний температуры.
Имея дело со столь продолжительныйми по времени процесами, невозможно рассматривать климать кокой-то местности изолировано.
Засчёт тепло- и влагообмена и циркуляции воздуха вся планета принимает участие в его формировании.
Поэтому естественно употреблять понятие климат планеты земля. Особенности климата отдельных регионов — это преломление общих закономерномерностей в конкретной обстановке. Так что не столько глобaлный климат складывается изместных климатов, сколько местные определяются глобальным. И погода изменения климата определяются явлениями, nроисходящими не только в атмосфере, но и вдругих и геосферах. На атмосферу не только влияют, но и зависят от неё океан, растительность, снежно ледниковых – покровов, почва и даже человеческая деятельность.
Итак, в климатическую систему входят атмосфера, атакже процессы и свойства других элементов географической оболочки, которые влияют на атмосферу и зависят от неё. Внешние явления в отличие от внутренних влияют на атмосферу, но не зависят от нее. Токова например, приходящая из космоса радиятция.
Многое зависит от продолжительности процесов. Например, медленно меняющейся ледниковые покровы Антарктиды и Гренландии могут считаться внещним фактором по отнашению к колибаниям климата продолжительностью в десятилетия, но остаются внутренним фактором для тысячилетних колебаний, в ходе которых они меняют свой размеры.
Как образуется климат
Питает и определяет климат земли солнечная энергия. На 1м горизонтальной (т.е параллельной поверхности земли) площадки в среднем приходит 342 Вт/м, если ее поместить на внешнюю границу атмосферы.
Часть солнечной энергии (примерно 30%) отражается атмосферой, главным образам облаками и поверхностью земли. Поток солнечных лучей существенно меняется в течение года и по широте. Это определяет разницу температуры, влажности, давления и ветра на земле, т.е. климатическую зональность.
В атмосфере солнечных лучи сильно рассеиваются, но поглощаются слабо (около 10%).Там, где есть облака, они отражают примерно 35% солнечных лучей. Оставшиеся 55% энергии, попадая на землю, частично отражаются, а остальная часть расходуется на испарение влаги, таяние снега (льда) и нагрев поверхности. Тепло в глубь грунта проникает всего на несколько метров, в океане вода прогревается на десятки, а иногда на сотни метров. От нагретой земли в атмосферу отправляются поток тепла и водяного пара (скрытого тепла). Помимо этого тепло теряется за счет длинноволнового излучения.
Свойства атмосферы таковы, что она почти непрозрачна для длинноволновой радиации, которую испускает теплая земля (главным образам за счет водяного пара и облачности, в меньшей степени из-за углекислого газа, метана, озона и других газов). В то же время атмосфера сама испускает длинноволновую радиацию (которая вместе с прошедшим сквозь атмосферу земным излучением и формирует уходящую длинноволновую радиацию на верхней границе атмосферы). Часть радиации, пробившаяся сквозь воздушные слои, смешивается с той, которую испускает сама атмосфера. Однако этот поток излучения, уходящей в космос, существенно меньше того потока, что стартует от земли. Таким образам, атмосфера обладает своеобразной «мембранной» способностью пропускать солнечную энергию вниз больше, чем вверх, и удерживать тепло за счет своей непрозрачности в длинно- волновой области спектра.
При отсутствии этого эффекта (так называемого парникового эффекта) температура у поверхностей была бы ниже примерно на 35º С и равнялась бы среднем примерно на — 20º С, что сделало бы жизнь на Земле почти невозможной.
Таким
Таким образом, атмосфера нагревается снизу, и это приводит к перегреву приповерхностного слоя воздуха. Легкий тёплый воздух стремиться «всплыть» над холодным. Атмосфера перемешивается по вертикали до больших высот (в пределах тропосферы, т.е. в пределах 50% массы всей атмосферы).
В отличие от атмосферы океан нагревается сверху, В тропиках и средних широтах слой тёплой легкой воды так и остаётся сверху, не смешиваясь с холодными водами глубин океана.
По-иному живет океан высоких широтах.
Дело в том, что плотность холодных морских вод в значительной степени определяется соленостью. Поэтому в полярных аква’l’OРИЯХ при низких температурах самыми легкими оказываются не самые теплые, а наименее соленые воды. Именно
повышенная солёность позволяет тёплой воде. .тонуть. в холодной до тех пор, пока не попадёт на уровень, соответствующий её плотности.
Поступившее тепло перераспределяется между атмосферой, океаном и сушей. При этом больше всего его запасается в океане — содержание тепла в нескольких десятках кубических метров воды в 100 раз больше, чем у атмосферы и деятельного, Т.е. прогреваемого, слоя грунта на суше. Медленно запасая и медленно отдавая тепло, Мировой океан уменьшает колебания температуры во всей географической оболочке.
В тропиках Земля приобретает тепло, а в высоких широтах – теряет. Ясно, что на Земле должен существовать перенос энергии из низких широт в высокие. Этим занимаются течения в атмосфере и океане.
Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассмотреть общую циркуляцию атмосферы и океана.
Нагретый воздух расширяется, и начинает действовать сила, приложенная в направлении от тёплых к холодным областям. При этом в нижних слоях в холодных областях возникают области повышенного давления.
На вращающейся Земле динамика атмосферы определяется не только названной причиной – в формировании циркуляции принимают участие и силы инерции.
В средних широтах в атмосфере появляются волны и вихры с характерным размером в 1тыс. км. Вихри с низким давлением в центре и вращением воздуха (в северном полушарии) против часовой стрелке (антициклоны) делают обратное – опускают воздух, который затем растекается к периферии. Так как сила Кориолиса; (по имени французского учёного Г. Кориолиса; заключается в том, что свободно падающие тела отклоняются от вертикали к Восточному полушарию, а тела, движущая горизонтально, отклоняется в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево от направления их движения) отклоняет антициклоны направо, а циклоны налево, в субтропических поясах усиливается высокое давление и появляются пояса низкого давления в субполярных широтах. Сильные меридиональные потоки и обеспечивают необходимый перенос энергии в атмосфере. Вклад средних циркуляции в меридиональный обмен емеет значение лишь в низких широтах.
