Климат и погода Земли

Что такое климат и погода

Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени —  нескольких десятилетий.  

Под погодой принято понимать совокупность физических свойств наземного слоя атмосферы в коротком промежутке времени — часы, сутки, недели.

Если погода — явление изменчивое, то климат — явление статистически устойчивое, характерное для конкретной местности. И кратковременное отклонение погоды от климатической нормы, как засушливое лето, не говорит об изменении климата в сторону потепления. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени.

К основным глобальным геофизическим циклическим процессам, формирующим климатические условия на Земле, относятся:

• теплооборот;
• влагооборот;
• общая циркуляция атмосферы.

Климат изучается наукой климатологией. Понятие «климат» относится и к другим небесным телам, имеющим атмосферу, — планетам, их спутникам, астероидам.

Формирование погоды в атмосфере Земли

Нижний слой атмосферы нагревается от Земли, здесь собирается водяной пар и образуются почти все виды облаков. Процессы, происходящие в тропосфере — формирование и перемещение воздушных масс, образование циклонов и антициклонов, появление облаков и выпадение осадков, — определяют погоду и климат у земной поверхности.

С точки зрения формирования погоды и климата атмосфера выполняет ряд важных функций:

1. Перераспределяет тепло на планете и влажность воздуха, формирует ее тепловой и режим влажности, уравновешивает сезонные колебания, годовой и суточный ход температуры и влажности.
2. Участвует в круговороте воды в природе, процессах фотосинтеза, обмена веществ и энергии в биосфере, в процессах трансформации твердого покрова Земли и формировании почвы.
3. Защищает земную поверхность от негативного воздействия на живые организмы ультрафиолетового, рентгеновского и космического излучений, от космической «пыли».
4. Распространяет звуковую энергию.
5. Поглощает природные и антропогенные загрязнения и освобождается от них путем самоочищения.

На образование погоды в земной оболочке влияют природный факторы и те, что вызваны деятельностью людей. 

Естественные факторы:

• солнечная радиация;
• характер поверхности (снег, вода, почва и т.п.);
• атмосферная циркуляция (циклоны, антициклоны, атмосферные фронты, пассаты, муссоны и т.п.).

Антропогенные факторы, связанные с деятельностью человека:

• загрязнение воздуха промышленными выбросами (смог);
• уничтожение лесов, мелиорация, ирригация, создание искусственных водоемов.

На характер погоды оказывают влияние:

• облачность;
• наличие туманов и осадков;
• длительность инсоляции;
• электрическое состояние воздуха и др.

Несмотря на непрерывно изменяющееся состояние погоды, выраженность отдельных ее компонентов характеризуется периодичностью (суточный, сезонный и годовой ход). Наиболее резкие изменения наблюдаются при прохождении переходных зон между воздушными массами с разными физическими свойствами — атмосферных фронтов.

От характера и интенсивности солнечной радиации зависит режим циркуляции воздушных масс. Неодинаково нагретые над поверхностью суши и океана воздушные массы образуют и разрушают циклоны (атмосферные возмущения с пониженным давлением в центре и вихревым движением воздуха) и антициклоны (области повышенного атмосферного давления с максимумом в центре). Циклон отличается неустойчивой ненастной ветреной погодой с осадками, перепадами уровней давления, температуры и высокой электропроводностью воздуха. Антициклон — сухой, ясной, безветренной погодой, какая бывает жарким летом или морозной зимой. 

К основным факторам, которые характеризуют погоду, относятся:

1. Гелиофизические — интенсивность солнечной радиации  и солнечная активность (солнечные пятна, активные области, хромосферные вспышки, радиоизлучения).
2. Геофизические — напряженность планетарного и аномального геомагнитного полей, геомагнитная активность (геомагнитные бури, импульсы).
3. Электрическое состояние атмосферы — напряженность электрического поля, электропроводность воздуха, атмосферная ионизация, электромагнитные колебания и разряды.
4. Метеорологические.
5. Синоптические явления — облачность, осадки.
6. Химический состав тропосферы — концентрация кислорода, углекислого газа, загрязнений.

Метеорологические факторы:

• температура воздуха, радиационная температура поверхностей;
• влажность воздуха;
• направление и скорость движения воздуха;
• атмосферное давление.

Роль атмосферы в формировании климата

Подвижная атмосфера Земли — центральный компонент климатической системы. Температура, влажность воздуха, осадки, ветер — все это характеризует погоду и ее усредненный многолетний режим, т.е климат. Треть количества солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу земной оболочки, отражается обратно в мировое пространство, 13%, в том числе ультрафиолетовая радиация, поглощается озоносферой, 7% — остальными слоями, менее половины всего количества достигает земной поверхности.

На величину рассеянной радиации влияют не только высота Солнца над горизонтом, но и другие факторы:

• прозрачность атмосферы;
• облачность, т.е. содержание в ней водяных паров;
• запыленность;
• общее количество углекислоты.

Первоисточником водяного пара в атмосфере является Мировой океан, с поверхности которого ежегодно испаряется слой воды метром в толщину. Часть этой влаги воздушными потоками направляется в сторону материков. В областях переменно-влажного климата осадки увлажняют почву, во влажных — создают запасы грунтовых вод. Облака и туманы, формирующиеся в тропосфере, обеспечивают влагой почву, тем самым определяя развитие флоры и фауны местности.

Атмосферное давление имеет большое значение для формирования ветра. Ветер, как рельефообразующий фактор, прямым образом воздействует на животный и растительный мир: может подавить рост растений и одновременно способствовать переносу семян. Ветер и главный регулятор морских течений.

Клиническая классификация погоды (по Федорову)

Медицинская классификация климато-погодных условий проводится для оценки их влияния на здоровье человека. Определяется степень благоприятности территорий для курортного лечения, возможности использования климатотерапии, определения возможности акклиматизации и оценки метеопатических (отрицательных) реакций у больных.

Г.П.Федоров выделил три типа погоды:

1. Оптимальной (I тип) считается благоприятно влияющая и щадяще действующая на организм человека. Умеренно влажная или сухая с относительной влажностью воздуха (о.в.в.) 40-70%, маловетреная (до 3 м\с), преимущественно солнечная с межсуточной изменчивостью температуры в пределах 2°С и атмосферного давления (а.д.) в пределах 4 гПа или 3 мм ртутного столба (рт.ст.). 
2. Раздражающая (II тип), или умеренно благоприятная: солнечная и пасмурная, сухая и влажная, колебания а.д. в течение суток не превышает 8 гПа или 6 мм рт.ст., температуры — 4°С, ветра — до 9 м/с, о.в.в. равна 70-90%.
3. Острая (III тип), неблагоприятная. Дождевая (о.в.в. превышает 90%), пасмурная, циклоническая с силой ветра свыше 9 м/с. А.д. поднимается или падает более чем на 8 гПа, температура — более чем на 4°С.

Климатические зоны на территории России

Территория России простирается на тысячи километров с запада на восток по Евразии от крутых гор до низменностей, омывается морями трёх океанов, содержит огромное количество рек и озёр. Страна включает в себя почти все климатические зоны, которые есть на Земле — от жаркой субтропической до ледяной арктической.

На северо-западе страны — морской климат, при движении к центру он изменяется на континентальный и субтропический рядом с Чёрным морем, в Сибири резко континентальный, на Дальнем Востоке царствуют муссоны. 

Земля делится на 4 условные основные зоны:

• полярную;
• умеренную;
• субтропическую;
• тропическую.

Природно-климатическое зонирование возникает из-за разного прогревания поверхности Солнцем. Основное деление происходит вдоль меридианов. Внутри России деление на 4 климатические зоны в основном совпадает с 20-м, 40-м, 60-м, 80-м меридианами.

1. Тропическая — Юг России.
2. Субтропическая — Запад и Северо-Запад, Приморье.
3. Умеренная — южные районы Сибири и часть Дальнего Востока.
4. Полярная — Якутия, северные районы Сибири и Дальнего Востока.

Причины изменения климата

Климат на планете формируется под влиянием Солнца. Из-за неравномерного нагревания земной поверхности образуются движущиеся в определенном направлении ветры и морские течения. При повышении солнечной активности отмечаются потепления и геомагнитные бури.

Естественными причинами климатических преобразований являются сдвиги планетарной орбиты, изменения геомагнитного поля, движения материковых и океанических плит, извержения вулканов. Все это способствовало циклическим колебаниям климата от ледниковых периодов до межледниковья.

В современную эпоху к естественным причинам добавились антропогенные. С начала XXI века воздействие на планету парникового эффекта в несколько раз превысило по интенсивности воздействие солнечной радиации.

«Парниковые» газы накапливаются в нижних слоях атмосферы. К ним относятся:

1. Водяной пар участвует в образовании облачности. Естественный газ.
2. Углекислый газ появляется в результате разложения органики и вулканических извержений, потребляется растительностью. Из-за деятельности человека количество его растет быстрее, чем успевают поглощать растения.
3. Метан образуется при горении биологических отходов, добыче природного газа и каменного угля. Держится в атмосферных слоях несколько лет и создает эффект теплицы активнее, чем углекислый газ.
4. Озон бывает стратосферным и тропосферным. Первый естественный и защищает планету от вредного солнечного ультрафиолета, второй образуется в результате промышленных выбросов и несет опасность для живых организмов.

«Парниковые» газы накапливаются в атмосфере в результате:

• сгорания топлива;
• использования аэрозолей;
• выброса отходов тяжелой промышленности;
• химической обработки сельскохозяйственных земель;
• животноводческой деятельности;
• вырубки лесов;
• свалок мусора и захоронений отходов.

Перечисление этих причин лишний раз доказывает факт: именно активная деятельность человека стала причиной выраженного характера изменения климата, глобального потепления.