Азы климатологии

Погода - комплекс всех переменных атмосферных факторов в определенный момент времени и изменения этого комплекса под действием возникающих, развивающихся и исчезающих нарушений.

Климат - "итоговый результат" погоды за достаточно долгое время, позволяющий выявить статистические закономерности - средние величины, размах отклонений, вероятность крайних значений и т. д. Климат в значительной мере независим от погоды, которую мы можем наблюдать в конкретный момент. Чтобы судить о новейших изменениях климата, за исходную величину ныне берут климат 30-60-х годов текущего века.

О колебаниях климата судят по отклонениям месячных, сезонных и годовых значений от многолетних средних величин. Эти отклонения называют аномалиями.

Самая изменчивая часть системы, формирующей климат, - атмосфера. Нижний ее слой - тропосфера - имеет характерное время реакции (время, за которое этот слой приспосабливается к изменениям температуры), порядка недели. Стратосфера, слой, простирающийся в средних широтах от 10 до 80 км над поверхностью Земли, а также более высокие слои атмосферы имеют совершенно другое время реакции, протекающие в них процессы совершенно различны.

Верхние слои океанов (основная составная часть гидросферы) взаимодействуют с лежащей над ними атмосферой или слоем льда, причем время реакции составляет от нескольких месяцев до нескольких лет. Чтобы прогрелись или охладились глубокие слои океана, требуется несколько столетий.

Криосфера, охватывающая массы ледяных и снеговых отложений Земли, включает в себя ледяные шапки континентов, горные глетчеры, морской лед и снежный покров почвы.

Размер снежного покрова Земли и ледяного панциря водоемов сильно колеблется по сезонам; ледники и ледяные шапки изменяются значительно медленнее.

На формирование климата влияет также то, что условно можно назвать поверхностью суши. Это горы и равнины, особенности рельефа, растительность, озера, реки, грунтовые воды, играющие роль важной составной части в гидрологическом круговороте. Изменения этих климатообразующих факторов укладываются в разные отрезки времени. Поверхность суши - важный источник взвешенных веществ в воздухе, которые могут влиять на климат. В свою очередь климат и растительность влияют на формирование почвы.

Живые существа обитают на суше (это так называемая наземная биота), в океане (морская биота) и в атмосфере. Та часть нашего мира, в которой содержатся органические и неорганические вещества, произведенные живыми организмами, называется биосферой.

Важный фактор, влияющий на климат, - тепловой баланс Земли, определяемый прежде всего Солнцем. Система "Земля - атмосфера" находится сейчас в состоянии теплового равновесия, то есть она излучает столько же энергии, сколько получает.

Из 100% падающего коротковолнового солнечного излучения в среднем около 19% поглощается атмосферой (3% - облаками и 16% - воздухом), а около 30% отражаются обратно в космос (20% отражаются облаками, 6% - воздухом и 4% - поверхностью Земли).

Остаток (51%) поглощается поверхностью Земли. Из них 21% переизлучается обратно в виде длинноволнового излучения, а около 30% отдается в атмосферу в виде ощутимого (7%) и скрытого (23%) тепла. Из переизлученного длинноволнового излучения 15% поглощается атмосферой, а 6% уходит в космос.

Итак, атмосфера действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутрь большую часть солнечного излучения, с другой - почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей. Это и есть так называемый парниковый эффект. Приведенный, здесь баланс излучений составляет основу "теплового хозяйства" Земли. Отношение полученного излучения к отраженному называется "альбедо". Абсолютно белое тело, то есть тело с максимальной отражающей способностью, имеет альбедо, равное единице. Альбедо Земли составляет 0,30.

Так как преобразования падающей энергии солнечного излучения происходят главным образом на поверхности, на них сказывается не только географическая широта местности, но и рельеф и другие особенности поверхности - наличие водного зеркала, вид почвы, растительность. Локальный и региональный климат зависит также от формы, наклона и ориентированности поверхности, от высоты над уровнем моря.

Какие последствия деятельности человека сказались на нашем климате? Пока антропогенное влияние ощущается только в местном и региональном климате.

Промышленные предприятия, сбрасывающие тепловые отходы в воздух или водоемы, выбрасывающие в атмосферу жидкие, газообразные или твердые (пылевые) загрязнения, могут изменять местный климат. Если загрязнения воздуха будут продолжать расти, они начнут сказываться и на глобальном климате.

Наземный, водный и воздушный транспорт, выбрасывая выхлопные газы, пыль и тепловые отходы, также может влиять на местный климат. Сказываются на климате и сплошная застройка, ослабляющая или прекращающая циркуляцию воздуха, и отток местных скоплений холодного воздуха, Загрязнение моря, например, нефтью может влиять на климат обширных пространств.

Принимаемые человеком меры по изменению облика земной поверхности в зависимости от их масштабов и от того, в какой климатической зоне они проводятся, могут не только привести к местным или региональным изменениям климата, но и затронуть климат целых материков. К таким изменениям относятся, например, изменения землепользования, уничтожение или, наоборот, насаждение лесов, обводнение или осушение, распашка целины, создание новых водоемов - все то, что изменяет тепловой баланс, водное хозяйство и распределение ветров на обширных пространствах.