Климат климатические факторы. Климатообразующие факторы. Чтобы раскрыть условия формирования климата, необходимо определить его причины. Влияние географической широты на климат России

Климатические условия играют важную роль в жизни людей. Общепризнано существование более десятка климатообразующих факторов. Как наиболее существенные выделяются следующие:

концентрация парниковых газов в атмосфере (углекислый газ, метан, закись азота, озон, и др.);

движение воздушных масс

концентрация тропосферных аэрозолей;

солнечная радиация;

вулканическая активность, вызывающая загрязнение стратосферы аэрозолями серной кислоты;

автоколебания в системе атмосфера-океан (Эль Ниньо-Южное колебание);

параметры орбиты Земли.

Было проанализировано воздействие этих факторов на радиационный баланс в пределах десятилетия и последнего столетия.

Одним из важнейших факторов, влияющих на климат планет, является солнечное излучение, падающее на планету. Солнечное излучение, падающее на планету, частично отражается в космическое пространство, частично поглощается. Поглощенная энергия нагревает поверхность планеты.

Исключительно важным фактором, влияющим на климат планет, является наличие или отсутствие атмосферы. Атмосфера планеты влияет на тепловой режим планеты. Плотная атмосфера планеты влияет на климат несколькими путями:

а) парниковый эффект увеличивает температуру поверхности;

б) атмосфера сглаживает суточные колебания температуры;

в) движение воздушных масс (циркуляция атмосферы) сглаживает разность температур между экватором и полюсом.

При рассмотрении вековой изменчивости климата оказалось, что именно накопление парниковых газов в атмосфере определило произошедшее повышение среднеглобальной температуры на 0.5°C. Однако объяснение нынешних и будущих изменений климата только антропогенным фактором покоится на весьма шатком фундаменте, хотя его роль со временем, безусловно, возрастает.

Парниковый эффект - это повышение температуры поверхности планеты и нижних слоев атмосферы планеты из-за того, что атмосфера пропускает солнечное излучение (как говорят, атмосфера прозрачна для солнечного излучения) и задерживает тепловое излучение планеты. Почему это может происходить? Тепловое излучение планеты задерживается (поглощается) сложными молекулами, например углекислым газом СО2, водой Н2О и другими. (Атмосфера прозрачна для солнечного излучения и непрозрачна для теплового излучения планеты). Именно вследствие парникового эффекта температура Венеры повышается с Т = - 44 С° до Т= 462 С°. Венера как бы укрыта слоем углекислого газа, как овощи в парнике - полиэтиленовой пленкой.

Парниковый эффект играет очень важную роль в формировании климата Земли. Например, на Титане из-за парникового эффекта температура повышается на 3 - 5 С°.

Солнечная радиация - это солнечное излучение. Уровень солнечной радиации измеряется на 1 м 2 земной поверхности в единицу времени (МДж/м 2 ). Ее распределение зависит от широты местности, которой обусловлен угол падения солнечных лучей, и продолжительности дня, что в свою очередь влияет на продолжительность и интенсивность солнечного сияния, показатели суммарной солнечной радиации и среднюю температуру воздуха за год.

20% солнечной радиации, поступающей на Землю, отражается атмосферой. Остальная ее часть достигает земной поверхности - это прямая солнечная радиация. Часть радиации поглощается и рассеивается каплями воды, льда, частицами пыли, облаками. Такая радиация называется рассеянной. Прямая и рассеянная составляют суммарную. Часть радиации отражается от поверхности Земли - это отраженная радиация.

Движения воздушных масс. Воздушная масса - большой объем воздуха в тропосфере, обладающий характерными свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью). Образование различных типов воздушных масс происходит в результате неравномерного нагревания земной поверхности. Вся система движения воздуха называется атмосферной циркуляцией.

Между воздушными массами располагаются переходные области шириной в несколько десятков километров. Эти области называются атмосферными фронтами. Атмосферные фронты находятся в постоянном движении. При этом происходит изменение погоды, смена воздушных масс. Фронты делятся на теплые и холодные.

Теплый фронт образуется, когда теплый воздух наступает на холодный и оттесняет его. Холодный фронт образуется, когда холодный воздух перемещается в сторону теплого и оттесняет его.

Теплый фронт приносит потепление, осадки. Холодный фронт приносит похолодание и прояснение. С атмосферными фронтами связано развитие циклонов и антициклонов.

Подстилающая земная поверхность влияет на распределение солнечной радиации, движение воздушных масс.

Анализ теплой биосферы мелового периода как аналога прогнозируемого потепления показал, что воздействия основных климатообразующих факторов (помимо углекислого газа) недостаточно для объяснения потепления такого масштаба в прошлом. Парниковый эффект необходимой величины отвечал бы многократному увеличению содержания СО 2 в атмосфере. Толчком грандиозных климатических изменений в этот период развития Земли, вероятнее всего, стала положительная обратная связь между ростом температуры океанов и морей и увеличением концентрации атмосферной углекислоты.

Реакция молодых деревьев сосны, молодых апельсиновых деревьев, пшеницы на увеличение содержания СО 2 в окружающей среде в диапазоне от 400 до 800 ppm почти линейна и положительна. Эти данные можно легко перенести на различные уровни обогащения СО 2 и на различные виды растений. К воздействию возрастающего количества углекислого газа в атмосфере относится и увеличение массы лесов США (на 30% с 1950 г.). Больший стимулирующий эффект рост СО 2 производит на растения, произрастающие в более засушливых (стрессовых) условиях. А интенсивный рост растительных сообществ, как утверждают авторы обзора, неизбежно приводит к увеличению суммарной массы животных и оказывает положительное воздействие на биоразнообразие в целом. Отсюда следует оптимистичный вывод: “В результате увеличения атмосферного СО 2 мы живем во все более и более благоприятных условиях окружающей среды. Наши дети будут наслаждаться жизнью на Земле с гораздо большим количеством растений и животных. Это замечательный и непредвиденный подарок от индустриальной революции”.

Безусловно, колебания уровня СО 2 в атмосфере имели место и в прошлые эпохи, однако никогда эти изменения не происходили столь быстро. Но если в прошлом климатическая и биологическая системы Земли в силу постепенности изменений состава атмосферы “успевали” перейти в новое устойчивое состояние и находились в квазиравновесии, то в современный период при интенсивном, чрезвычайно быстром изменении газового состава атмосферы все земные системы выходят из стационарного состояния. И если даже встать на позицию авторов, отрицающих гипотезу глобального потепления, нельзя не отметить, что последствия такого “выхода из квазистационара”, в частности климатические изменения, могут быть самыми серьезными.

Кроме того, согласно некоторым прогнозам, после достижения максимума концентрации СО 2 в атмосфере она начнет падать из-за уменьшения антропогенных выбросов, поглощения углекислоты Мировым океаном и биотой. В этом случае растениям вновь придется адаптироваться к изменившейся среде обитания.

В связи с этим чрезвычайно интересны некоторые результаты математического моделирования сложных последствий возможного изменения климата Земли. Эксперименты с трехмерной моделью объединенной системы океан-атмосфера, проведенные американскими исследователями, показали, что в ответ на потепление термохалинная северо-атлантическая циркуляция (Северо-Атлантическое течение) замедляется. Критическая величина концентрации СО 2 , вызывающая такой эффект, лежит между двумя и четырьмя доиндустриальными величинами содержания СО 2 в атмосфере (она равна 280 ppm, а современная концентрация составляет около 360 ppm).

Используя более простую модель системы океан-атмосфера, специалисты провели детальный математический анализ описанных выше процессов. Согласно их расчетам, при росте концентрации углекислого газа на 1% в год (что соответствует современным темпам) Северо-Атлантическое течение замедляется, а при содержании СО 2 , равном 750 ppm, наступает его коллапс - полное прекращение циркуляции. При более медленном росте содержания углекислоты в атмосфере (и температуры воздуха) - например на 0.5% в год, при достижении концентрации 750 ppm циркуляция замедляется, но затем медленно восстанавливается. В случае ускоренного роста парниковых газов в атмосфере и связанного с ним потепления Северо-Атлантическое течение разрушается при более низких концентрациях СО 2 - 650 ppm. Причины изменения течения в том, что потепление наземного воздуха вызывает рост температуры поверхностных слоев воды, а также повышение давления насыщенного пара в северных районах, а значит, и усиленную конденсацию, из-за чего возрастает масса распресненной воды на поверхности океана в Северной Атлантике. Оба процесса приводят к усилению стратификации водяного столба и замедляют (или вовсе делают невозможным) постоянное формирование холодных глубинных вод в северной части Атлантики, когда поверхностные воды, охлаждаясь и становясь более тяжелыми, опускаются в придонные области и затем медленно перемещаются к тропикам.

Исследования такого рода последствий потепления атмосферы, проведенные недавно Р.Вудом с сотрудниками, дает еще более интересную картину возможных событий. Помимо уменьшения общего атлантического переноса на 25% при современных темпах роста парниковых газов произойдет “отключение” конвекции в Лабрадорском море - одном из двух северных центров формирования холодных глубинных вод. Причем это может иметь место уже в период от 2000 до 2030 г.

Указанные колебания Северо-Атлантического течения могут повлечь за собой весьма серьезные последствия. В частности, при отклонении распределения потоков тепла и температуры от современного в атлантическом регионе Северного полушария средние температуры приземного воздуха над Европой могут существенно понизиться. Более того, изменения в скорости Северо-Атлантического течения и нагрева поверхностных вод могут уменьшить поглощение океаном СО 2 (по расчетам упомянутых специалистов - на 30% при удвоении концентрации углекислого газа в воздухе), что следует учитывать и в прогнозах будущего состояния атмосферы, и в сценариях выбросов парниковых газов. Существенные изменения могут произойти и в морских экосистемах, включая популяции рыб и морских птиц, зависящих не только от специфических климатических условий, но и от питательных веществ, которые выносятся к поверхности холодными океаническими течениями. Здесь мы хотим подчеркнуть чрезвычайно важный момент, упомянутый выше: последствия роста парниковых газов в атмосфере, как видно, могут быть гораздо сложнее, чем однородное потепление приземной атмосферы.

При моделировании обмена углекислым газом приходится учитывать и воздействие на газоперенос состояния границы раздела океана и атмосферы. В течение ряда лет в лабораторных и натурных экспериментах исследовались интенсивность переноса СО 2 в системе вода-воздух. Рассматривалось воздействие на газообмен ветроволновых условий и дисперсной среды, образующейся вблизи границы раздела двух фаз (брызги над поверхностью, пена, воздушные пузырьки в толще воды). Оказалось, что скорость газопереноса при изменении характера волнения от гравитационно-капиллярного к гравитационному существенно увеличивается. Этот эффект (помимо повышения температуры поверхностного слоя океана) может внести дополнительный вклад в поток углекислоты между океаном и атмосферой. С другой стороны, существенным стоком СО 2 из атмосферы являются осадки, интенсивно вымывающие, как показали наши исследования, помимо других газовых примесей и углекислый газ. Расчеты с использованием данных о содержании растворенного углекислого газа в дождевой воде и годовой сумме осадков показали, что в океан ежегодно с дождями может поступать 0.2-1 Гт СО 2 , а общее количество углекислого газа, вымываемого из атмосферы, может достигать величины 0.7-2.0 Гт.

Поскольку атмосферный углекислый газ частично поглощают осадки и поверхностные пресные воды, в почвенном растворе повышается содержание СО 2 и как следствие этого происходит подкисление среды. В опытах, проведенных в лаборатории, была предпринята попытка исследовать особенности воздействия растворенного в воде СО 2 на накопление биомассы растениями. Проростки пшеницы выращивались на стандартных водных питательных средах, в которых в качестве дополнительных источников углерода, помимо атмосферного, служили растворенный молекулярный СО 2 и бикарбонат-ион в различных концентрациях. Это достигалось варьированием времени насыщения водного раствора газообразным углекислым газом. Оказалось, что первоначальное повышение концентрации СО 2 в питательной среде приводит к стимулированию наземной и корневой массы растений пшеницы. Однако при 2-3-кратном превышении над нормальным содержания растворенного углекислого газа наблюдалось торможение роста корней растений с изменением их морфологии. Возможно, при значительном подкислении среды происходит уменьшение ассимиляции других питательных веществ (азота, фосфора, калия, магния, кальция). Таким образом, опосредованное воздействие повышенной концентрации СО 2 должно приниматься во внимание при оценке их влияния на рост растений.

Приведенные в приложении к петиции данные об интенсификации роста растений различных видов и возраста оставляют без ответа вопрос об условиях обеспеченности объектов изучения биогенными элементами. Следует подчеркнуть, что изменение концентрации СО 2 должно быть строго сбалансировано с потреблением азота, фосфора, других питательных веществ, света, воды в продукционном процессе без нарушения экологического равновесия. Так, усиленный рост растений при высоких концентрациях СО 2 наблюдался в среде, богатой питательными веществами. Например, на заболоченных землях в эстуарии Чесапикского залива (юго-запад США), где произрастают в основном С 3 -растения, увеличение СО 2 в воздухе до 700 ppm приводило к интенсификации роста растений и увеличению плотности их произрастания. Анализ более 700 агрономических работ показал, что при больших концентрациях СО 2 в среде, урожай зерновых в среднем был больше на 34% (там, где в почву вносилось достаточное количество удобрений и воды - ресурсов, имеющихся в изобилии только в развитых странах). Чтобы поднять продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях роста углекислоты в воздухе, очевидно понадобится не только значительное количество удобрений, но и средств защиты растений (гербициды, инсектициды, фунгициды и т.д.), а также обширные ирригационные работы. Резонно опасаться, что стоимость этих мероприятий и последствия для окружающей среды окажутся слишком существенными и несоразмерными.

Исследования выявили также роль конкуренции в экосистемах, которая приводит к снижению стимулирующего эффекта высоких концентраций СО 2 . Действительно, саженцы деревьев одного вида в умеренном климате (Новая Англия, США) и тропиках росли лучше при высокой концентрации атмосферного СО 2 , однако при совместном выращивании саженцев разных видов продуктивность таких сообществ при тех же условиях не повышалась. Вероятно, конкуренция за питательные вещества сдерживает реакцию растений на повышение углекислого газа.

Изучение адаптивной стратегии и реакции растений на колебания основных факторов, влияющих на изменение климата и характеристики окружающей среды, позволило уточнить некоторые прогнозы. Еще в 1987 г. был подготовлен сценарий агроклиматических последствий современных изменений климата и роста СО 2 в атмосфере Земли для Северной Америки. Согласно проведенным оценкам, при увеличении концентрации СО 2 до 400 ppm и росте средней глобальной температуры у земной поверхности на 0.5°С урожайность пшеницы в этих условиях увеличится на 7-10%. Но рост температур воздуха в северных широтах особенно проявится в зимнее время и вызовет чрезвычайно неблагоприятные частые зимние оттепели, которые могут привести к ослаблению морозостойкости озимых культур, вымерзанию посевов и повреждению их ледяной коркой. Прогнозируемое увеличение теплого периода вызовет необходимость селекции новых сортов с более продолжительным вегетационным периодом.

Что касается прогнозов урожайности основных сельскохозяйственных культур для России, то происходящий рост средних приземных температур воздуха и рост СО 2 в атмосфере, казалось бы, должны иметь положительный эффект. Воздействие только роста углекислого газа в атмосфере может обеспечить рост продуктивности ведущих сельскохозяйственных культур - С 3 -растений (хлебных злаков, картофеля, свеклы и др.) - в среднем на 20-30%, тогда как для С 4 -растений (кукурузы, проса, сорго, амаранта) этот рост незначителен. Однако потепление, очевидно, повлечет за собой снижение уровня атмосферного увлажнения примерно на 10%, что осложнит земледелие особенно в южной части Европейской территории, в Поволжье, в степных районах Западной и Восточной Сибири. Здесь можно ожидать не только снижения сбора продукции с единицы площади, но и развития эрозионных процессов (особенно ветровых), ухудшения качества почв, в том числе потери ими гумуса, засоления, опустынивания значительных территорий. Было установлено, что насыщение приземного слоя атмосферы толщиной до 1 м избытком СО 2 может откликнуться “эффектом пустыни”. Этот слой поглощает восходящие тепловые потоки, поэтому в результате его обогащения диоксидом углерода (в 1.5 раза в сравнении с нынешней нормой) локальная температура воздуха непосредственно у земной поверхности станет на несколько градусов выше средней температуры. Интенсивность испарения влаги из почвы увеличится, что приведет к ее иссушению. Из-за этого в целом по стране может снизиться производство зерна, кормов, сахарной свеклы, картофеля, семян подсолнечника, овощей и т.д. В результате изменятся пропорции между размещением населения и производством основных видов сельскохозяйственной продукции.

Наземные экосистемы, таким образом, весьма чувствительны к увеличению СО 2 в атмосфере, причем, поглощая избыточный углерод в процессе фотосинтеза, в свою очередь способствуют и росту атмосферного углекислого газа. Не менее важную роль в формировании уровня СО 2 в атмосфере играют процессы почвенного дыхания. Известно, что современное потепление климата вызывает усиленное выделение неорганического углерода из почв (особенно в северных широтах). Модельные расчеты [19 ], проведенные с целью оценки отклика наземных экосистем на глобальные изменения климата и уровня СО 2 в атмосфере, показали, что в случае только роста СО 2 (без климатических изменений) стимуляция фотосинтеза уменьшается при высоких значениях СО 2 , но выделение углерода из почв растет по мере его аккумуляции в растительности и почвах. Если содержание СО 2 в атмосфере стабилизируется, чистая продукция экосистем (результирующий поток углерода между биотой и атмосферой) быстро падает до нуля, так как фотосинтез компенсируется дыханием растений и почв. Ответом наземных экосистем на климатические изменения без воздействия роста СО 2 , согласно этим расчетам, может стать уменьшение глобального потока углерода из атмосферы в биоту из-за усиления дыхания почв в северных экосистемах и уменьшения чистой первичной продукции в тропиках в результате падения влагосодержания почв. Этот результат подтверждается оценками, согласно которым воздействие потепления на дыхание почв превалирует над воздействием его на рост растений и уменьшает почвенный запас углерода. Совместное воздействие глобального потепления и роста СО 2 в атмосфере может увеличить глобальную чистую продукцию экосистем и сток углерода в биоту, однако значительное возрастание почвенного дыхания может компенсировать этот сток в зимний и весенний периоды. Немаловажно, что эти прогнозы реакции наземных экосистем существенно зависят от видового состава растительных сообществ, обеспеченности питательными веществами, возраста древесных пород и значительно варьируют в пределах климатических зон.

Список литературы

Алексеев В.В., Зайцев С.И., Лямин М.Я., Киселева С.В. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. №10. Т.23. С.1055-1059.

Кудеяров В.Н. Выделение углекислого газа почвенным покровом России // Природа. 1994. №7. С.37-43.

Менжулин Г.В., Коваль Л.А., Николаев М.В., Савватеев С.П. Об оценках агроклиматических последствий современных изменений климата. Сценарий для Северной Америки // Исслед. влияния изменений окружающей среды и климата на продуктивность с.-х. культур. Л., 1987. С.132-146.

Скурлатов Ю.И. и др. Введение в экологическую химию. М., 1994. С.38.

Чумаков Н.М. Теплая биосфера // Природа. 1997. №5. С.66-88.

>>Факторы, определяющие климат России

Климат и климатические ресурсы

§ 17. Факторы, определяющие климат России

На формирование климата любой территории оказывают влияние следующие факторы: 1) географическая широта, 2) солнечная радиация, 3) циркуляция воздушных масс, 4) подстилающая поверхность, 5) рельеф (высота местности над уровнем моря, направление горных хребтов), 6) близость морей и океанов, 7) морские течения, 8) антропогенные воздействия. Все эти климатообразующие факторы действуют и на территории нашей страны, формируя своеобразные климатические условия того или иного места (региона).

Основными климатическими показателями являются : количество тепла, количество осадков и распределение их по сезонам года, испаряемость, коэффициент увлажнения.

Влияние географической широты на климат. Большая протяженность России с севера на юг определяет разное количество солнечного тепла, получаемое той или иной территорией.

Тепло и свет, излучаемые Солнцем, называются солнечной радиацией. Радиация измеряется количеством тепла и выражается в килокалориях на один квадратный сантиметр (ккал/см 2) земной поверхности.

Количество солнечной радиации, которую получает земная поверхность, прежде всего зависит от географической широты места, так как широта определяет угол падения солнечных лучей (рис. 28).

Рис. 28. Высота Солнца над горизонтом в день летнего солнцестояния в разных точках России

Наибольшее количество солнечной радиации поступает на поверхность в южных районах нашей страны, поэтому именно там наблюдаются самые высокие температуры воздуха.

Рис. 29. Распределение солнечной радиации

На величину солнечной радиации влияет состояние атмосферы, а также характер подстилающей поверхности (рис. 29).

Рис. 30. Суммарная солнечная радиация

Но не все солнечные лучи достигают земной поверхности. Часть радиации поглощается атмосферой, часть рассеивается и отражается облаками и пылью, содержащейся в воздухе. Общее количество солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, называется суммарной радиацией.

Нагретая земная поверхность излучает тепло. Чем выше температура поверхности и чем меньше облачность, тем больше тепловой энергии отдает поверхность. Например, в умеренных широтах поверхность отдает около половины энергии, затраченной на ее нагревание.

Влияние подстилающей поверхности. Характер подстилающей поверхности сильно влияет на отражение или поглощение радиации. Снег отражает до 70-80% суммарной солнечной радиации, песок в два раза меньше, чем снег, лес и чернозем примерно в пять раз меньше.

Рис. 31. Распределение солнечного тепла в зависимости от высоты Солнца над горизонтом

Анализмруя карты, сделайте мыв од о том, влияние каких океанов на климат России будет более значимо, объясните почему.

Циркуляция воздушных масс. На свойства воздушных масс, а именно на их температуру, влажность, запыленность, большое влияние оказывает подстилающая поверхность, над которой они формируются. Поэтому все воздушные массы подразделяются на морские и континентальные.

Перемещение воздушных масс над поверхностью Земли приводит к переносу тепла и влаги из одних районов в другие. На территорию нашей страны со стороны Тихого и Атлантического океанов поступает морской воздух умеренных широт и морской тропический воздух, а с севера - арктический воздух Северного Ледовитого океана.

Поскольку в умеренных широтах, где расположена большая часть нашей страны, господствует западный перенос воздушных масс, Атлантический океан оказывает на климат значительно большее влияние по сравнению с Тихим. Роль западного переноса особенно велика в теплый период года, когда на большей части страны преобладают западные и северо-западные ветры.

Зимой основную роль играет обширная область высокого давления, называемая Сибирским антициклоном или Азиатским максимумом. Его центр располагается в районах Забайкалья, Республики Тыва и Северной Монголии. От него области с повышенным давлением простираются в двух направлениях: на северо-восток до Чукотского побережья и на запад до юга Русской равнины (примерно до 50° с. ш.).

Перемещение различных по температуре и влажности воздушных масс определяет характер погоды. Например, континентальный воздух умеренных широт (кВУШ) круглый год преобладает в западных районах Восточной Сибири . Поэтому зимой здесь ясная морозная погода (сибирская зима), а летом достаточно тепло.

При перемещении воздушных масс над той или иной территорией они способны постепенно менять свои свойства под влиянием подстилающей поверхности. Этот процесс называется трансформацией. Например, арктические воздушные массы, проходя летом через всю Русскую равнину, прогреваются до такой степени, что приводят к образованию суховеев в Предкавказье.

В полосе, разделяющей различные по своим свойствам воздушные массы, образуются своеобразные переходные зоны - атмосферные фронты. Ширина атмосферного фронта обычно достигает нескольких десятков километров. В полосе фронта при соприкосновении двух различных по свойствам воздушных масс происходит достаточно быстрое изменение давления, температуры, важности. Поэтому прохождение фронта через какую-либо местность сопровождается ветрами, облачностью, выпадением осадков, т. е. сменой погоды.

При перемещении теплых воздушных масс в сторону холодных образуется теплый фронт, а при перемещении холодных воздушных масс в сторону теплых - холодный фронт.

При вторжении теплого воздуха он, как более легкий, поднимается над холодным.

Рис. 32 Атмосферные фронты

При подъеме он охлаждается, поэтому содержащаяся в нем влага конденсируется, что и вызывает выпадение осадков. Погода изменяется таким образом: наступает потепление, идут затяжные дожди.

При вторжении холодного воздуха он, как более тяжелый, подтекает под теплый, выталкивая его вверх. Поднимаясь теплый воздух быстро охлаждается, поэтому выпадают обильные осадки - ливни, часто с грозами. После этого наступает ясная, прохладная погода.

С атмосферными фронтами связано формирование крупных атмосферных вихрей - циклонов и антициклонов. Интенсивная циклоническая деятельность зимой развивается над Баренцевым, Карским, Охотским морями и северо-западной частью Русской равнины. В летний период циклоны наиболее интенсивно развиваются на Дальнем Востоке и на западе Русской равнины. Антициклоны активно действуют зимой в Восточной Сибири, а также как зимой, так и летом на юге Русской равнины.

Циклоны - это вихри с низким давлением в центре, антициклоны - с высоким давлением в центре. Воздух в циклоне движется от периферии к центру, отклоняясь против часовой стрелки (в Северном полушарии). В центре воздух поднимается и растекается к окраинам. При этом происходит конденсация влаги и выпадают осадки.

Циклоны имеют весьма внушительные размеры - 2-3 тыс. км в поперечнике и перемещаются со скоростью около 30 км/ч.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Определение основных климатообразующих факторов будет невозможно без знания о том, что такое климат, а это часто повторяющиеся особенности погоды в определенной местности, которые не меняются на протяжении длительного периода времени.

Введение

Не бывает одной причины. Данный тезис подтверждает и наличие не одного, а нескольких факторов, влияющих на формирование и эволюцию климата на Земле. Один или даже два фактора сформировали бы климатические пояса, которые имели бы чёткие границы и совпадали бы с параллелями.

В реальности же получается совсем иная картина: климатические пояса на Земле выражены не столь идеально. Объясняется это тем, что климат на определенном участке суши, к примеру, в Евразии, сформировался благодаря совокупности всех климатообразующих факторов: астрономических, географических и влиянию человека на природу.

Астрономические или планетные факторы

К астрономическим или планетным факторам относятся:

• уровень солнечной радиации;
• циркуляция воздушных масс;
• влагооброт;
• вращение Земли вокруг Солнца и своей оси.

Уровень солнечной радиации влияет на передачу солнечного тепла через космическое пространство. Вращение Земли обуславливает образование пассатов и муссонов, а также различных циклонов, которые, в свою очередь, влияют на температуру воздуха, режим осадков и их распределения по всей территории земного шара. Формирование различных климатических поясов в зависимости от географической широты стало возможным благодаря шарообразной форме нашей планеты.

Движение Земли вокруг Солнца также очень важный фактор: меняется наклонное положение оси вращения планеты, а вместе с ним и сезонные изменения погодных условий.

рис. 1. Астрономические климатообразующие факторы

Географические факторы

К географическим климатообразующим факторам относятся:

• широта места;
• рельеф;
• подстилающая поверхность;
• океанические течения.

На формирование климата на определенном участке влияет распределение суши и моря. Например, температура воздуха, влажность, степень континентальности климата напрямую зависят от удаленности суши от берегов океана. Для полного описания климата очень важно знать и какой рельеф в данной местности. Горы, направление горных хребтов являются серьёзным барьером для вторжения воздушных масс. Степная зона, наоборот, способствует проникновению континентальных или океанических воздушных масс.

Немаловажную роль в формировании климата играют и течения в океанах и морях. К примеру, теплые течения содействуют повышению температуры и увеличению осадков. Холодные же, напротив, влияют на понижение температурного режима и сокращение осадков. Что касается подстилающей поверхности, под которой понимаются компоненты земной поверхности, взаимодействующие с атмосферой, то её характер напрямую влияет на формирование климата.

Рис.2. Географические климатообразующие факторы

Влияние человека

Влияние человека на природу и климат – это, можно сказать, современный климатообразующий фактор. Он стал возможен благодаря развитию человеческого общества, и не всегда его влияние со знаком «плюс». К примеру, в больших городах наблюдается повышение температуры воздуха, а запыленность вызывает туманы, смоги, которые препятствуют проникновению солнечных лучей и увеличивают осадки. Кроме того, загрязнение атмосферы привело к появлению так называемых кислотных дождей, которые «заражают» почву и водоёмы.

Рис.3. Влияние хозяйственной деятельности человека на климат планеты

Разрушение озонового слоя – ещё один бич современности, порожденный научно-техническим прогрессом. Чрезмерное использование фреона, который можно найти в различных аэрозолях и холодильных установках, несёт огромную опасность для планеты – избыток ультрафиолетового излучения.

Что мы узнали?

Климат нашей родной планеты напрямую зависит от совокупности всех факторов, которые, в свою очередь, имеют влияние на общее количество солнечной радиации на Земле, а также её распределения по полушариям, континентам и сезонам. Итак, ещё раз перечислим все климатообразующие факторы: астрономические, географические и влияние человека. Данная статья способствует закреплению изученного материала по географии, и поможет к подготовке домашнего задания к уроку в 7 классе.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.7 . Всего получено оценок: 528.

Климат

Климат - многолетний режим погоды, характерный для какой-либо местности, который с небольшими колебаниями удерживается на протяжении веков. Он проявляется в закономерной смене всех наблюдаемых в данной местности погод. Как и погода, климат зависит от количества солнечной радиации (от широты), от перемещения воздушных масс, атмосферных фронтов, циклонов и антициклонов (от циркуляции атмосферы), от свойств и форм земной поверхности. Основные показатели климата: температура воздуха (средняя годовая, января и июля), преобладающее направление ветров, годовое количество и режим осадков. Географические карты, на которых нанесены показатели климата, называют климатическими (приложение № 7 и др.).

Климатообразующие факторы

Выделяют три главных климатообразующих фактора и факторы, влияющие на климат. Главные факторы - это факторы, определяющие климат в любой точке земного шара. К ним относятся: солнечная радиация, циркуляция атмосферы и рельеф местности.

Солнечная радиация - фактор, определяющий поступление солнечной энергии на те или иные участки земной поверхности. Количество тепла обусловливается геграфической широтой. От количества тепла напрямую зависят все жизненные процессы на Земле, а также другие показатели климата - давление, облачность, осадки, циркуляция атмосферы и т.д.

Циркуляция атмосферы - фактор, предопределяющий движение воздушных масс как по вертикали, так и по земной поверхности. Благодаря этому осуществляется межширотный обмен воздуха, а также перераспределение его от поверхности в верхние слои атмосферы и наоборот. Воздушные массы переносят облака, что определяет осадки; они в значительной мере перераспределяют давление, температуру и влажность воздуха, образуют ветры.

Рельеф - фактор, качественно изменяющий влияние двух первых климатообразующих факторов. Горные поднятия и хребты имеют специфический температурный режим и режим осадков в зависимости от экспозиции, ориентации склонов и высоты хребтов. Они могут отражать большое количество солнечной энергии, создавать обширные затененные горные районы, а наиболее высокие вершины, удаленные от равнины на тысячи метров, солнечной энергии получают меньше и нередко покрыты льдами и снежниками в течение года. Горы служат механическими преградами на пути движения воздушных масс и фронтов, в ряде случаев являются границами климатических областей, иногда изменяют характер атмосферы или исключают возможность обмена воздухом. На поверхности Земли немало районов, где благодаря этому выпадает или очень много осадков, или их недостаточно. Так, сухость Центральной Азии объясняется тем, что по ее окраинам возвышаются мощные горные системы.

В горах климатические условия меняются с изменением высоты: с ее увеличением понижается температура воздуха, атмосферное давление падает, влажность убывает, количество осадков возрастает до определенной высоты, а затем уменьшается, ветер сложно меняется по скорости и направлению, изменяются и другие показатели климата. Все это позволяет выделить специфические для гор высотные климатические пояса.

Влияние равнинных поверхностей суши и поверхности Мирового океана сказывается в том, что они практически не искажают прямого воздействия двух первых климатообразующих факторов, получая соответствующее широте количество тепла и не искажая направления и скорости движения воздушных масс.

Кроме главных существуют факторы, оказывающие существенное влияние на климат в определенных (зачастую обширных) районах. В частности, распределение суши и моря и удаленность территории от морей и океанов. Суша и море нагреваются и охлаждаются по-разному. Морские воздушные массы существенно отличаются от континентальных, но при продвижении в глубь материков они изменяют свои свойства. Поэтому на одной и той же широте наблюдаются значительные различия в температурном режиме и распределении осадков.

Так, на параллели 60° с.ш. средняя температура января в Атлантике 0°, в Санкт-Петербурге уже -8°, в Приуралье -14°, на Енисее -30°, а на Лене -40°С. Количество осадков уменьшается в этом же направлении: в прибрежных районах Норвегии их выпадает свыше 1000 мм, в Европейской части России - около 500 мм, в Восточной Сибири - около 300 мм в год. Различны и другие показатели климата. Эти различия между прибрежным и внутриконтинентальным климатом позволяют выделить два подтипа климатов: морской и континентальный (иногда выделяют промежуточный подтип - переходный от морского к континентальному).

Морской, или океанический, климат - это климат океана, островов и западных или восточных приморских частей материков. Он формируется при большой повторяемости морских воздушных масс и характеризуется малыми годовой (?10°С над океанами) и суточной (1-2°С) амплитудами температур воздуха и большим количеством осадков.

Континентальный - климат материка, с небольшим количеством осадков, высокими летними и низкими зимними температурами воздуха, большими годовыми и суточными амплитудами. Континентальность климата может быть разной, поэтому ее степень определяется по годовой амплитуде температур воздуха. Чем больше годовая амплитуда температур воздуха, тем континентальнее климат.

Большое влияние на климат оказывают морские течения. Они переносят тепло (или холод) из одних широт в другие, нагревая или охлаждая располагающиеся над ними воздушные массы. Воздушные массы, приобретая новые свойства под влиянием течений, приходят на материк уже измененными и обусловливают на побережье иную, не свойственную данным широтам погоду. Поэтому климат побережий, омываемых теплыми течениями, обычно теплее и мягче, чем на материках. Холодные течения, кроме того, усиливают сухость климата, они охлаждают нижние слои воздуха в прибрежной части, что препятствует образованию облаков и выпадению осадков.

Ярким примером различного влияния на климат теплых и холодных течений могут служить климаты восточного побережья Канады и западного побережья Европы в районе 55-й и 70-й параллелей. Канадское побережье омывается холодным Лабрадорским течением, европейское - теплым Северо-Атлантическим. Первое лежит в районе со среднегодовыми температурами 0 и -10°С, второе +10 - 0°С. Длительность безморозного периода на Канадском побережье 60 дней в году, на европейском 150-210 дней. На п-ве Лабрадор и Канадском архипелаге - тундра, в Европе - хвойные и смешанные леса.

Климатообразующие факторы — условия формирования определенного типа климата. Это причины, влияющие на температуры воздуха, количество осадков и другие важные показатели. Рассмотрим основные климатообразующие факторы России — крупнейшей страны мира по площади территории.

Солнечная радиация, географическая широта и другие климатообразующие факторы

Звезда нашей системы — главнейший источник тепла на Земле. Солнечное излучение и уровень радиации — одна из важнейших причин формирования климата. Из-за шарообразности планеты угол наклона лучей неодинаковый на экваторе, в тропиках и полярных широтах. Но не только это условие определяет, какими будут температуры воздуха и времена года в той или иной местности. Есть другие основные климатообразующие факторы:

• циркуляция воздушных масс;
• широта местности;
• особенности рельефа;
• влияние морей, океанов, близость других материков.

Солнечная радиация

Не все лучи нашей звезды достигают поверхности Земли, при этом величина поступающей энергии определяется местоположением территории и зависит от ряда других причин. Часть излучения (около 20%) отражается верхними слоями атмосферы. Около 30% рассеивается облаками, частицами пыли и каплями воды. Сумма складывается из рассеянной и прямой радиации, достигающей твердой оболочки планеты. В этой последней форме выделяют поглощенное и отраженное излучение.

Поглощение зависит от удельной теплоемкости и теплопроводности подстилающей поверхности. Вода обладает большой удельной теплоемкостью, океаны и моря поглощают 95% прямой радиации, постепенно аккумулируют тепло летом, медленно отдают зимой. Белые снега, ледники поглощают около 15% и отражают 85% излучения, достигшего поверхности. Для чернозема показатель отражения — 4%.

Климатообразующие факторы — это взаимосвязанные причины формирования климата. Приведем примеры влияния на радиационный баланс других условий. Так, на при движении с севера на юг суммарная солнечная радиация уменьшается примерно в 2,7 раза. На острове Сахалин, расположенном в на востоке России, облака отражают 70% солнечного света. В результате формируется более суровый климат, чем на тех же широтах в пределах материка.

Атмосферная циркуляция

Основные причины формирования и движения огромных скоплений воздуха — неравномерное нагревание земной поверхности Солнцем. Это одно из главных условий создания разного атмосферного давления на планете. Характеристики воздушных масс зависят от места их формирования, так, над океанами господствует морской воздух, он влажный, над материком — сухой континентальный. Сокращенные буквенные обозначения для этих двух разновидностей — соответственно М и К. Когда изучают климатообразующие факторы России, то обязательно характеризуют три основных типа воздушных масс — арктические, умеренные и тропические. Они могут быть морскими и континентальными. Используются такие аббревиатуры: МАВ, КАВ, МУВ, КУВ, МТВ, КТВ.

Типы господствующих воздушных масс определяют важнейшие особенности климата и погоды:

• атмосферное давление;
• температуру в приземном слое атмосферы;
• направление постоянных ветров;
• прозрачность воздуха;
• влажность.

Воздушные массы способны трансформироваться, менять свои физические свойства, передвигаясь над поверхностью Земли из одних регионов в другие.

Географическая широта

Соотношение между поступлением и расходование солнечной радиации — радиационный баланс — один из основных климатообразующих факторов. Он влияет на тепловой режим почвы и других поверхностей, нижних слоев атмосферы. От радиационного баланса зависит испарение воды, трансформация больших масс воздуха, жизнь человека и растений. Но какой климатообразующий фактор является главным? Это географическая широта — расстояние от экватора до изучаемого участка на поверхности Земли.

В июле угол между лучами и земной поверхностью в поясе освещенности равен почти 90°. Тогда на единицу площади приходится больше энергии, сильнее нагревается суша, а от нее — воздух. Чем дальше от экватора и тропиков, тем холоднее.

Влияние географической широты на климат России

Рассмотрим, как влияет главный климатообразующий фактор на примере Российской Федерации. Страна простирается от ледяной Арктики до субтропиков Кавказа, от балтийского побережья до Чукотки и морей Тихого океана. Климат значительно изменяется с севера на юг и с запада на восток. Преобладает умеренный воздух, часто вторгаются холодные воздушные массы из Арктики, влияют Сибирский антициклон, влажный атлантический воздух.

Велико разнообразие, но для России основным климатообразующим фактором является расстояние от экватора. При движении к южным границам страны повышается величина солнечной радиации. Чем ближе к Северному полярному кругу и Северному полюсу, тем холоднее. Таким образом, от географической широты в основном зависит многолетний режим погоды в разных регионах страны.

Рельеф, влияние материков и океанов — климатообразующие факторы

Не всегда распределение температур воздуха строго подчиняется закону широтной зональности и зависит только от солнечной радиации. Если соединить линиями города России с одинаковыми летними температурами, то легко заметить, что изотермы июля располагаются в основном соответственно географической широте. Но в изотермы января 0, -8, -10 °С лежат севернее, чем в Сибири. Смягчает климат территории до Урала влияние Атлантического океана и его теплых течений.

Меридианально расположенная цепь Уральских гор задерживает влажный и теплый воздух, поступающий из Атлантики. На побережье Тихого океана изотермы июля ниже, чем на тех же широтах внутри страны, из-за влияния летнего муссона и преобладания на острове Сахалине рассеянной радиации. При подъеме в горы температура падает даже на одной и той же широте.

Азиатский максимум (Сибирский антициклон)

Над территорией Монголии с ноября по март господствует область высокого атмосферного давления. Формируются воздушные массы с низкими температурами из КАВ, поступающего с севера. В это время года на климат региона почти не влияет Тихий океан. Горы Южной и Восточной Сибири препятствуют растеканию охлажденного воздуха. Результатом становятся самые низкие в России и во всем Северном полушарии температуры в приземном слое атмосферы (от -40 до -70 °С).

Наблюдаются когда в котловинах застаивается холодный воздух. Тогда на высоте около 2 км теплее примерно на +10…+20 °С, чем в понижениях и у поверхности земли. Выяснив, какие факторы являются климатообразующими, мы убедились, что важны не только сами причины, но и сочетание условий на определенной территории.

Формирование климата

В центре и на севере Европейской части России выпадает больше осадков, чем на той же широте в Восточной Сибири. На запад страны приходит МУВ с Атлантики, здесь господствует циклоническая деятельность (низкие температуры воздуха, мокрый снег, ливни). За Северным полярным кругом осадков выпадает мало, ощущается влияние КАВ, бедного влагой. В Сибири и на Урале континентальный климат отличается от европейских регионов страны. Лето здесь относительно теплое и короткое, зима — продолжительная, очень холодная.

На юге в Астраханской области значительное воздействие оказывают такие климатообразующие факторы: географическая широта и связанная с ней величина солнечной радиации, атмосферная циркуляция. Можно отметить влияние на климат и погоду летом сухого и жаркого КТВ, который приходит из Казахстана, Средней Азии. Поступление таких же воздушных масс на Черноморское побережье России задерживают высокие горные хребты.

Специфические условия Камчатки сформировались в условиях сочетания морского и резко-континентального типов климата. Для региона характерны частые перемены погоды, сильные ветра, значительное количество осадков, зимой — в виде обильных снегопадов.

Климатическое оружие

Выясняя, что такое климатообразующие факторы, мы основное внимание уделили природным процессам и явлениям. Требуется объяснить такие факты, как повышение среднегодовых температур воздуха и неравномерное выпадение осадков в последние десятилетия. Это естественная закономерность или результат антропогенного изменения климата?

Однозначный ответ на этот вопрос трудно дать. Не стихают споры о том, применяется ли климатическое оружие, создано оно или только разрабатывается. Особенно активно вопрос обсуждался во время экстремальной жары в России летом 2010 года. Температура в центральной части страны была на 10 °C выше средней для региона. Год был самым жарким с конца XIX века. Возникли массовые лесные пожары, наблюдался всплеск смертности среди населения.

Климатическое оружие — это способы контроля над погодой в военных целях. Неприятелю причиняется ущерб в результате природных аномалий (засух, наводнений). Над созданием климатического оружия ученые США и СССР начали работать в середине минувшего столетия. Подобные действия противоречат Конвенции ООН, запрещающей военное использования средств воздействия на природную среду. Правительство США отрицает искусственное влияние на атмосферу с целью причинения ущерба другим государствам, населению и окружающей среде.