Изменения климата

Исследования осадочных отложений, ископаемых остатков флоры и фауны, радиоактивности горных пород и другие показывают, что климат Земли в различные эпохи существенно менялся. В течение последних сотен миллионов лет (до антропогена) Земля, по-видимому, была более тёплой, чем в настоящее время: температура в тропиках была близка к современной, а в умеренных и высоких широтах гораздо выше современной. В начале палеогена (около 70 млн. лет назад) температурные контрасты между экваториальными и приполярными областями начали возрастать, однако до начала антропогена они были меньше ныне существующих. В антропогене температура в высоких широтах резко снизилась, и возникли полярные оледенения. Последнее сокращение ледников в Северном полушарии закончилось, по-видимому, около 10 тыс. лет назад, после чего постоянный ледовый покров остался главным образом в Северном Ледовитом океане, в Гренландии и на других арктических островах, а в Южном полушарии — в Антарктиде.

Для характеристики климата нескольких последних тысяч лет имеется обширный материал, полученный с помощью палеографических методов исследования (дендрохронология, палинологический анализ и пр.), на основании изучения археологических данных, фольклорных и литературных памятников, а в более позднее время — и летописных свидетельств. Можно заключить, что за последние 5 тыс. лет климат Европы и близких к ней районов (а вероятно, и всего земного шара) колебался в сравнительно узких пределах. Сухие и тёплые периоды несколько раз сменялись более влажными и прохладными. Примерно за 500 лет до н. э. осадки заметно увеличились и климат стал более прохладным. В начале н. э. он был сходен с современным. В 12—13 вв. климат был более мягким и сухим, чем в начале н. э., но в 15—16 вв. опять произошло значительное похолодание и увеличилась ледовитость морей. За последние 3 столетия накоплен всё возрастающий материал инструментальных метеорологических наблюдений, получивших глобальное распространение. С 17 до середины 19 вв. климат оставался холодными влажным, ледники наступали. Со 2-й половины 19 в. началось новое потепление, особенно сильное в Арктике, но охватившее почти весь земной шар. Это так называемое современное потепление продолжалось до середины 20 в. На фоне колебаний климат, охватывающих сотни лет, происходили кратковременные колебания с меньшими амплитудами. Изменения климата имеют, таким образом, ритмический, колебательный характер.

Климатический режим, господствовавший до антропогена, — тёплый, с малыми температурными контрастами и отсутствием полярных оледенений — был устойчивым. Напротив, климат антропогена и современный климат с оледенениями, их пульсациями и резкими колебаниями атмосферных условий — неустойчив. По выводам М.И. Будыко, совсем небольшое повышение средних температур земной поверхности и атмосферы может привести к уменьшению полярных оледенений, а проистекающее отсюда изменение отражательной способности (альбедо) Земли — к дальнейшему потеплению их сокращению льдов до полного их исчезновения.

Климаты Земли.

Климатические условия на Земле находятся в тесной зависимости от географической широты. В связи с этим ещё в древности сложилось представление о климатических (тепловых) поясах, границы которых совпадают с тропиками и полярными кругами. В тропическом поясе (между северным и южным тропиками) Солнце находится в зените дважды в год; продолжительность дневного времени суток на экваторе в течение всего года равна 12 ч, а внутри тропиков колеблется от 11 до 13 ч. В умеренных поясах (между тропиками и полярными кругами). Солнце восходит и заходит каждый день, но не бывает в зените. Его полуденная высота летом значительно больше, чем зимой, так же, как и продолжительность дневного времени суток, причем эти сезонные различия растут с приближением к полюсам. За полярными кругами Солнце летом не заходит, а зимой не восходит в течение тем большего времени, чем больше широта места. На полюсах год делится на шестимесячные день и ночь.

Особенностями видимого движения Солнца определяется приток солнечной радиации на верхнюю границу атмосферы на разных широтах и в разные моменты и времена года (так называемый солярный климат). В тропическом поясе приток солнечной радиации на границу атмосферы имеет годовой ход с небольшой амплитудой и двумя максимумами в течение года. В умеренных поясах приток солнечной радиации на горизонтальную поверхность на границе атмосферы летом сравнительно мало отличается от притока в тропиках: меньшая высота солнца компенсируется увеличенной продолжительностью дня. Но зимой приток радиации быстро уменьшается с широтой. В полярных широтах, при длительном непрерывном дне, летний приток радиации также велик; в день летнего солнцестояния полюс получает на границе атмосферы даже больше радиации на горизонтальную поверхность, чем экватор. Зато в зимнее полугодие приток радиации на полюсе отсутствует вовсе. Таким образом, приток солнечной радиации на границу атмосферы зависит только от географической широты и от времени года и обладает строгой зональностью. В пределах атмосферы солнечная радиация испытывает незональные влияния, обусловленные различным содержанием водяного пара и пыли, разной облачностью и другими особенностями газового и коллоидного состояния атмосферы. Отражением этих влияний является сложное распределение величин радиации, поступающей на поверхность Земли. Незональный характер имеют и многочисленные географические факторы климата (распределение суши и моря, особенности орографии, морские течения и прочее). Поэтому в сложном распределении климатических характеристик у земной поверхности зональность является лишь фоном, проступающим более или менее отчётливо через незональные влияния.

В основе климатического районирования Земли лежит разделение территорий на пояса, зоны и области с более или менее однородными условиями климата. Границы климатических поясов и зон не только не совпадают с широтными кругами, но и не всегда огибают земной шар (зоны в таких случаях разорваны на не смыкающиеся между собой области). Районирование может проводиться или по собственно климатическим признакам (например, по распределению средних температур воздуха и сумм атмосферных осадков у В.Кеппена), или по другим комплексам климатических характеристик, а также по особенностям общей циркуляции атмосферы, с которыми связаны типы климата (например, классификация Б.П. Алисова), или по характеру географических ландшафтов, определяемых климатом (классификация Л.С. Берга). Приводимая ниже характеристика климатов Земли в основном соответствует районированию Б.П. Алисова (1952).

Глубокое влияние распределения суши и моря на климат видно уже из сравнения условий Северного и Южного полушарий. В Северном полушарии сосредоточены основные массивы суши и поэтому его климатические условия более континентальны, чем в Южном. Средние приземные температуры воздуха в Северном полушарии в январе 8 °С, в июле 22 °С; в Южном соответственно 17 °С и 10 °С. Для всего земного шара средняя температура 14 °С (12 °С в январе, 16 °С в июле). Наиболее тёплая параллель Земли — термический экватор с температурой 27 °С — совпадает с географическим экватором только в январе. В июле он смещается до 20° северной широты, а его среднее годовое положение — около 10° северной широты. От термического экватора к полюсам температура падает в среднем на 0,5—0,6 °С на каждый градус широты (очень медленно в тропиках, быстрее во внетропических широтах). При этом внутри материков температура воздуха летом выше и зимой ниже, чем над океанами, особенно в умеренных широтах. Это не относится к климату над ледяными плато Гренландии и Антарктиды, где воздух круглый год значительно холоднее, чем над примыкающими к ним океанами (средние годовые температуры воздуха снижаются до —35 °С, —45 °С).

Средние годовые суммы осадков наиболее велики в приэкваториальных широтах (1500—1800 мм), к субтропикам они снижаются до 800 мм, в умеренных широтах вновь увеличиваются до 900—1200 мм и резко уменьшаются в полярных областях (до 100 мм и менее).

Экваториальный климат охватывает полосу пониженного атмосферного давления (так называемую экваториальную депрессию), распространяющуюся на 5—10° к С. и к Ю. от экватора. Отличается очень равномерным температурным режимом с высокими температурами воздуха в течение всего года (обычно колеблются между 24 °С и 28 °С, причём амплитуды температуры на суше не превышают 5 °С, а на море могут быть менее 1 °С). Влажность воздуха постоянно высокая, годовая сумма осадков колеблется от 1 до 3 тыс. мм в год, но местами достигает на суше 6—10 тыс. мм. Осадки выпадают обычно в виде ливней, они, особенно во внутритропической зоне конвергенции, разделяющей пассаты двух полушарий, как правило, равномерно распределяются в течение года. Облачность значительная. Преобладающие естественные ландшафты суши — влажные экваториальные леса.

По обе стороны от экваториальной депрессии, в областях высокого атмосферного давления, в тропиках над океанами преобладает пассатный климат с устойчивым режимом восточных ветров (пассатов), умеренной облачностью и достаточно сухой погодой. Средние температуры летних месяцев 20—27 °С, в зимние месяцы температура снижается до 10—15 °С. Годовая сумма осадков около 500 мм, их количество резко увеличивается на склонах гористых островов, обращенных к пассату, и при сравнительно редких прохождениях тропических циклонов.

Областям океанических пассатов соответствуют на суше территории с климатом тропических пустынь, отличающиеся исключительно жарким летом (средняя температура самого тёплого месяца в Северном полушарии около 40 °С, в Австралии до 34 °С). Абсолютные максимумы температуры в Северной Африке и внутренних районах Калифорнии 57—58°С, в Австралии — до 55 °С (наивысшие температуры воздуха на Земле). Средние температуры зимних месяцев от 10 до 15 °С. Суточные амплитуды температур велики (местами свыше 40 °С). Осадков немного (обычно меньше 250 мм, часто меньше 100 мм в год).

В некоторых районах тропиков (Экваториальная Африка, Южная и Юго-Восточная Азия, Северная Австралия) климат пассатов замещается климатом тропических муссонов. Внутритропическая зона конвергенции смещается здесь летом далеко от экватора и вместо восточного пассатного переноса между нею и экватором возникает западный перенос воздуха (летний муссон), с которым связана большая часть осадков. В среднем их выпадает почти столько же, сколько и в экваториальном климате (в Калькутте, например, 1630 мм в год, из которых 1180 мм выпадает за 4 месяца летнего муссона). На склонах гор, обращенных к летнему муссону, выпадают рекордные для соответствующих районов осадки, а на Северо-Востоке Индии (Черапунджи) максимальное их количество на земном шаре (в среднем около 12 тыс. мм в год). Лето жаркое (средние температуры воздуха выше 30 °С), причём наиболее тёплый месяц обычно предшествует наступлению летнего муссона. В зоне тропических муссонов, в Восточной Африке и на Юго-Западе Азии наблюдаются и самые высокие средние годовые температуры на земном шаре (30—32 °С). Зима в некоторых районах прохладная. Средняя температура января в Мадрасе 25° С, в Варанаси 16 °С, а в Шанхае — всего 3 °С.

В западных частях материков в субтропических широтах (25—40° северной широты и южной широты) климат характеризуется высоким атмосферным давлением летом (субтропические антициклоны) и циклонической деятельностью зимой, когда антициклоны несколько смещаются к экватору. В этих условиях формируется средиземноморский климат, наблюдающийся, кроме Средиземноморья, на Южном берегу Крыма, а также в западной Калифорнии, на Юге Африки, Юго-Западе Австралии. При жарком, малооблачном и сухом лете здесь прохладная и дождливая зима. Количество осадков обычно невелико и некоторые районы с этим климатом полузасушливы. Температуры летом 20—25 °С, зимой 5—10 °С, годовые суммы осадков обычно 400—600 мм.

Внутри материков в субтропических широтах зимой и летом преобладает повышенное атмосферное давление. Поэтому здесь формируется климат сухих субтропиков, жаркий и малооблачный летом, прохладный — зимой. Летние температуры, например, в Туркмении доходят в отдельные дни до 50 °С, а зимой возможны морозы до —10, —20 °С. Годовая сумма осадков составляет местами всего 120 мм.

На высоких нагорьях Азии (Памир, Тибет) формируется климат холодных пустынь с прохладным летом, очень холодной зимой и скудными осадками. В Мургабе на Памире, например, в июле 14 °С, в январе —18 °С, осадков около 80 мм в год.

В восточных частях материков в субтропических широтах формируется муссонный субтропический климат (Восточный Китай, Юго-Восток США, страны бассейна р. Парана в Южной Америке). Температурные условия здесь близки к районам со средиземноморским климатом, но осадки обильнее и выпадают преимущественно летом, при океаническом муссоне (например, в Пекине из 640 мм осадков в год 260 мм выпадает в июле и только 2 мм в декабре).

Для умеренных широт весьма характерна интенсивная циклоническая деятельность, приводящая к частым и сильным изменениям давления и температуры воздуха. Преобладают западные ветры (особенно над океанами и в Южном полушарии). Переходные сезоны (осень, весна) продолжительны и выражены хорошо.

В западных частях материков (главным образом Евразии и Северной Америки) преобладает морской климат с прохладным летом, тёплой (для этих широт) зимой, умеренным количеством осадков (например, в Париже в июле 18°С, в январе 2°С, осадков 490 мм в год) без устойчивого снежного покрова. Осадки резко возрастают на наветренных склонах гор. Так, в Бергене (у западных подножий Скандинавских гор) осадков свыше 2500 мм в год, а в Стокгольме (к востоку от Скандинавских гор) — всего 540 мм. Влияние орографии на осадки выражено ещё сильнее в Северной Америке с её меридионально вытянутыми хребтами. На западных склонах Каскадных гор выпадает местами от 3 до 6 тыс. мм, тогда как за хребтами сумма осадков уменьшается до 500 мм и ниже.

Внутриконтинентальный климат умеренных широт в Евразии и Северной Америке характеризуется более или менее устойчивым режимом высокого давления воздуха, особенно в зимнее время, теплым летом и холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Годовые амплитуды температуры велики и растут в глубь материков (главным образом за счёт нарастания суровости зим). Например, в Москве в июле 17°С, в январе —10°С, осадков около 600 мм в год; в Новосибирске в июле 19°С, в январе —19°С, осадков 410 мм в год (максимум осадков везде летом). В южной части умеренных широт внутренних районов Евразии засушливость климата увеличивается, формируются степные, полупустынные и пустынные ландшафты, снежный покров неустойчив. Наиболее континентальный климат в северо-восточных районах Евразии. В Якутии район Верхоянска — Оймякона является одним из зимних полюсов холода Северного полушария. Средняя температура января понижается здесь до —50°С, а абсолютный минимум около —70°С. В горах и на высоких плоскогорьях внутренних частей материков Северного полушария зимы очень суровы и малоснежны, преобладает антициклональная погода, лето жаркое, осадки сравнительно невелики и выпадают преимущественно летом (например, в Улан-Баторе в июле 17°С, в январе —24°С, осадков 240 мм в год). В Южном полушарии из-за ограниченной площади материков на соответствующих широтах внутриконтинентальный климат не получил развития.

Муссонный климат умеренных широт формируется на восточной окраине Евразии. Он характеризуется малооблачной и холодной зимой при преобладающих северо-западных ветрах, теплым или умеренно теплым летом с юго-восточными и южными ветрами и достаточными или даже обильными летними осадками (например, в Хабаровске в июле 23°С, в январе —20°С, осадков 560 мм в год, из них лишь 74 мм выпадает в холодную половину года). В Японии и на Камчатке зима намного мягче, осадков много и зимой и летом; на Камчатке, Сахалине и острове Хоккайдо образуется высокий снежный покров.

Климат Субарктики формируется на северных окраинах Евразии и Северной Америки. Зимы продолжительны и суровы, средняя температура самого тёплого месяца не выше 12°С, осадков менее 300 мм, а на Северо-Востоке Сибири даже менее 100 мм в год. При холодном лете и многолетней мерзлоте даже небольшие осадки создают во многих районах избыточное увлажнение и заболачивание почвы. В Южном полушарии подобный климат развит только на субантарктических островах и на Земле Грейама.

Над океанами умеренных и субполярных широт в обоих полушариях преобладает интенсивная циклоническая деятельность с ветреной облачной погодой и обильными осадками.

Климат Арктического бассейна суровый, средние месячные температуры меняются от О °С летом до —40 °С зимой, на плато Гренландии от —15 до —50 °С, а абсолютный минимум близок к —70 °С. Средняя годовая температура воздуха ниже —30 °С, Осадков мало (на большей части Гренландии менее 100 мм в год). Приатлантические районы европейской Арктики отличаются сравнительно мягким и влажным климатом, т.к. сюда часто проникают тёплые воздушные массы с Атлантического океана (на Шпицбергене в январе —16 °С, в июле 5 °С, осадков около 320 мм в год); даже на Северном полюсе возможны временами резкие потепления. В азиатско-американском секторе Арктики климат более суровый.

Климат Антарктиды наиболее суровый на Земле. На побережьях дуют сильные ветры, связанные с непрерывными прохождениями циклонов над окружающим океаном и со стоком холодного воздуха из центральных районов материка по склонам ледяного щита. Средняя температура в Мирном —2 °С в январе и декабре, —18 °С в августе и сентябре. Осадков от 300 до 700 мм в год. Внутри Восточной Антарктиды на высоком ледяном плато почти постоянно господствует высокое атмосферное давление, ветры слабые, облачность мала. Средняя температура летом около —30 °С, зимой около —70 °С. Абсолютный минимум на станции Восток близок к —90 °С (полюс холода всего земного шара). Осадков менее 100 мм в год. В Западной Антарктиде и у Южного полюса климат несколько мягче.

Литература:

Курс климатологии, ч. 1—3, Л., 1952—54; Атлас теплового баланса земного шара, под ред. М. И. Будыко, М., 1963; Берг Л. С., Основы климатологии, 2 изд., Л., 1938; его же, Климат и жизнь, 2 изд., М., 1947; Брукс К., Климаты прошлого, пер. с англ., М., 1952; Будыко М. И., Климат и жизнь, Л., 1971; Воейков А. И., Климаты земного шара, в особенности России, Избр. соч., т. 1, М. — Л., 1948; Гейгер P., Климат приземного слоя воздуха, пер. с англ., М., 1960; Гутерман И. Г., Распределение ветра над северным полушарием, Л., 1965; Дроздов О. А., Основы климатологической обработки метеорологических наблюдений, Л., 1956; Дроздов О. А., Григорьева А. С., Влагооборот в атмосфере, Л,, 1963; Кеппен В., Основы климатологии, пер. с нем., М., 1938; Климат СССР, в. 1—8, Л., 1958—63; Методы климатологической обработки, Л., 1956; Микроклимат СССР, Л., 1967; Сапожникова С. А., Микроклимат и местный климат, Л., 1950; Справочник по климату СССР, в. 1—34, Л., 1964-70

Содержание:

Введение

Климат

Условия формирования и эволюция климата.

Воздействие географических факторов на Климат.

Климат и человек.

Изменения климата.

Климаты Земли.

Литература