Кліматичні умови визначення. Клімат та погода. Вплив кліматичних умов для здоров'я людини. Метеолабільність

Кліматоутворюючі процеси розгортаються у конкретних географічних умовах Земної кулі. Географічна обстановка впливає всі три процесу. У низьких і високих широтах, над сушею і над морем, над рівниною та гірськими областями кліматоутворюючі процеси протікають по-різному, тобто мають географічну специфіку.

Отже, і показники кліматами їх розподіл залежить від тієї ж географічних факторів кліматуРозглядаючи в попередніх розділах багаторічний режим радіації, температури, вологості, вітру, ми постійно зупинялися на географічній зумовленості їхнього добового та річного ходу, неперіодичної мінливості, просторовому розподілі. Тепер, як результат, систематично перерахуємо географічні чинники клімату та їх основні ефекти. Основними географічними факторами клімату є: географічна широта; висота над рівнем моря; розподіл суші та води на поверхні Земної кулі; орографія поверхні суші; океанічні течії; рослинний, сніжний та крижаний покрив.Особливе місце посідає діяльність людського суспільства,у відомих межах також впливає на кліматоутворюючі процеси, і тим самим на клімат шляхом зміни тих чи інших географічних факторів.

3. Географічна широта

Першим та дуже важливим фактором клімату є географічна широта.Від неї залежить зональністьу розподілі елементів клімату. Сонячна радіація надходить на верхню межу атмосфери у суворій залежності від географічної широти, яка визначає південну висоту сонця та тривалість опромінення у цю пору року. Поглинена радіація розподіляється набагато складніше, оскільки залежить і від хмарності, і від альбедо земної поверхні, та від ступеня прозорості повітря; Проте певний зональний фон є й у її розподілі.

З тієї ж причини зональність є основою розподілу температури повітря. Щоправда, цей розподіл залежить лише від поглиненої радіації, а й від циркуляційних умов. Але й у загальній циркуляції є певна ступінь зональності (у свою чергу залежить від зональності у розподілі температури). Згадаємо, до речі, такий чисто кінематичний чинник загальної циркуляції атмосфери, як параметр Коріоліса, також залежить від географічної широти.

Зональність у розподілі температури спричиняє зональність та інших елементів клімату; зональність неповну, але все ж таки лежить в основі розподілу цих елементів по земній поверхні.

Вплив географічної широти на розподіл метеорологічних елементів стає дедалі помітнішим із висотою, коли слабшає вплив інших факторів клімату, пов'язаних із земною поверхнею. Отже, клімат високих шарів повітря має кращу зональність, ніж клімат біля земної поверхні.

4. Висота над рівнем моря

Висота над рівнем морятакож є географічним фактором клімату.

Атмосферний тиск з висотою падає, сонячна радіація зростає, ефективне випромінювання також, температура, як правило, зменшується, амплітуда її добового ходу також, вологість зменшується, а вітер досить складно змінюється за швидкістю та напрямом.

Такі зміни відбуваються в вільну атмосферу.Але з більшими або меншими обуреннями (пов'язаними з близькістю земної поверхні) вони відбуваються і в горах.У горах намічаються характерні зміни з висотою хмарності та опадів. Опади, як правило, спочатку зростають з висотою місцевості, але з деякого рівня зменшуються. В результаті в горах створюється висотна кліматична зональність,про яку ще буде сказано нижче.

Отже, в тому самому гірському районі кліматичні умови можуть сильно відрізнятися в залежності від висоти місця. При цьому зміни з висотою набагато сильніші, ніж зміни з широтою – у горизонтальному напрямку.

Толмачова Н.І.

Для самостійного вивчення Розділу 1.

Завдання відповісти на запитання (писемно):

Питання 1. У чому відмінність та схожість понять «кліматична система атмосфера-океан» або «атмосфера-океан-суша» та «клімат»

Питання 2. Що вивчає дисципліна «Кліматологія» та «Взаємодія атмосфери та океану» (виявити відмінності та подоби, проаналізувати таблично)

Предмет та завдання кліматології. Кліматологія - вчення про клімат – одна із найважливіших частин метеорології. Кліматологія вивчає атмосферні процеси, що формуються під впливом астрономічних

і складного комплексуфізико-географічних умов. Ці процеси виникають в основному під дією сонячної радіації, що обумовлює перенесення повітря та його трансформацію внаслідок обміну теплом та вологою з поверхнею моря та суші. У межах кількох годин чи доби процеси в атмосфері протікають автономно. У триваліших тимчасових інтервалах вони суттєво залежать від припливу тепла, і тому в кожній області земної куліхарактер процесів, частота їх виникнення, тривалість та порядок зміни визначаються географічною широтою даного місця, часом року, умовами рельєфу

і таким глобальним чинником, як розподіл океанів та суші.

Метеорологічні умови змінюються щорічно, тому закономірності географічного розподілу атмосферних процесів виявляються досить чітко лише під час розгляду даних протягом тривалого часу. При цьому радіаційний режим Землі залежить не тільки від змін світності Сонця та коливання елементів земної орбіти, а й від еволюції складу атмосфери в геологічному минулому та від діяльності людини. Щоб активно впливати на клімат, людина повинна змінити, принаймні, один із складових цього комплексу. Нині антропогенна діяльність може бути однією з причин зміни клімату. Діяльність людського суспільства (вирубування лісу, ерозія ґрунту у зв'язку з експлуатацією землі, забруднення атмосфери внаслідок роботи промисловості та транспорту) протягом тисячоліть вела до змін клімату.

Клімат цієї територіїможна визначити як характерний для неї багаторічний режим погоди, зумовлений сонячною радіацією, її перетвореннями у діяльному шарі земної поверхні та пов'язаної з ними циркуляцією атмосфери та океанів.

У різний часрізними вченими клімат визначався неоднаково. Стародавні греки, враховуючи кулясті Землі, пояснювали клімат нахилом сонячних променів до земної поверхні, тобто географічною широтою місця. Вони ділили земну кулю ряд поясів за тривалістю дня. Надалі було встановлено, що на клімат крім широти впливають інші важливі фактори. За А. Гумбольдтом (1831 р.), клімат - це зміни в атмосфері, що впливають на органи

почуттів, «важливі не тільки для променевипускання Землі, органічного розвитку рослин і дозрівання плодів, але й для самопочуття та всього душевного настрою людини». Пізніше багато вчених - Ю. Ханн, А.І. Воєйков, Т.А. Любославський, В. Кеппен – стали визначати клімат як середній стан атмосфери (середню погоду).

Клімат як атмосферний процес (кругообіг, середній перебіг погоди, боротьба між повітряними течіями тощо) визначався Н.І. Дове, Фіцроєм, Т. Бержерон, В.М. Оболенським. Визначення клімату як режиму погоди з'явилося пізніше. Його дотримувались В.М. Оболенський, Б.П. Алісов та інші вчені. П.І. Колосков розглядав клімат як географічний об'єкт: Клімат є метеорологічний компонент географічного середовища. Досить своєрідно визначив клімат Л.С. Берг: «Під кліматом слід розуміти середній стан різних метеорологічних явищ (або атмосферних процесів, або особливостей повітряних мас), оскільки цей середній стан позначається на житті рослин, тварин та людини, а також на типі ґрунтового покриву. Було б дещо незвично говорити про клімат до появи життя Землі. Кліматологія не зважає на ті фізичні процеси, які, наскільки відомо, не впливають на організми і на типи ґрунтоутворення».

До появи життя Землі і до формування органічних сполук і грунтів теж існував якийсь клімат. Розвиток теорії формування клімату зажадав кількісного обліку взаємодії процесів в атмосфері, океані, на суші, у крижаних покривах земної кулі, у зв'язку з чим стало необхідним введення поняття глобального кліматуяк ансамблю станів метеорологічної складової системи атмосфера-океан-суша-кріосфера-біосфера, який вона проходить за тривалий час (не менше кількох десятиліть). У такому визначенні звичайне уявлення про клімат стає вченням про локальних кліматах, які у фізико-математичній теорії є приватними проявами глобального клімату. З позицій фізико-географічного підходу «локальні клімати» і є основним об'єктом вивчення, що є головною причиною різноманіття природних умов. Глобальний клімат у географії сприймається як система кліматів земної кулі.

Основні завдання кліматології:

1. Вивчення закономірностей формування клімату як шляхом емпіричного, і фізичного дослідження накопиченого матеріалу.

2. Дослідження змін клімату, що відбуваються як природним шляхом, і викликаних діяльністю людини. У цих дослідженнях провідне значення маютьфізико-математичні моделі змін клімату Проте їхня відповідність реальним, конкретним географічним умоваммає визначатися на підставі матеріалів метеорологічних спостережень, а в геологічному минулому – за непрямими індикаторами, які досить тісно пов'язані з кліматом.

3. Класифікація кліматів, і навіть районування територій на вирішення практичних завдань.

4. Характеристика географічного розподілу кліматів (кліматографія) з урахуванням виявлених закономірностей.

5. Встановлення закономірностей утворення мікрокліматів та їх класифікація.

6. Дослідження взаємодії клімату з природними факторами, сільським господарством та виробничою діяльністю людини.

7. Підготовка характеристик клімату, необхідні довгострокових прогнозів стану атмосфери, і навіть забезпечення галузей народного господарства.

Важливе значення мають теоретичні та емпіричні роботи на базі міжнародного співробітництваз аналізу можливих змін клімату у майбутньому під впливом антропогенних чинників.

Інтенсивний розвиток промисловості, що супроводжується викидом

в атмосферу колосальних кількостей тепла, газів, різних домішок; зміна властивостей підстилаючої поверхні внаслідок збільшення площі розораних земель - усе це може впливати на клімат значних ареалів Землі. Антропогенні зміни клімату відбуваються на тлі природних, спричинених різними кліматоутворюючими факторами.

Дослідження природних змін клімату було розпочато у ГГО в 1946 р. Є.С. Рубінштейн, продовжено О.А. Дроздовим, Т.В.Покровський, Л.А. Вітельсом, Л.Г. Полозовий. Пізніше, коли виникла потреба оцінки антропогенних впливів на клімат, дослідження у цьому напрямі, проведені переважно під керівництвом М.І. Будико викликали широкий розмах у міжнародному масштабі. Були створені міжнародна програма«Фізичні основи клімату та його моделювання» та кілька національних програм, що залучають до досліджень не лише метеорологів, геофізиків, математиків, а й інших фахівців. В даний час працює «Міжнародна кліматологічна програма», проводиться велика кількість спільних комплексних досліджень: міжнародні проекти ПІГАП - програма досліджень глобальних атмосферних процесів, МОНЕКС - мусонна підпрограма та інші, які дозволили отримати цінний матеріал у раніше не вивчених районах, особливо океанічних, як у внутрішньотропічній зоні, так і в полярній (ТРОПЕКС, ПОЛЕКС).

Кліматичні дані використовуються при будівництві та експлуатації залізничного та водного транспорту, обслуговування авіації, будівництво будівель і споруд, планування міст і курортів, в охороні здоров'я, а також при організації різних виробничих процесів у таких галузях, як текстильна, деревообробна, торф'яна, тютюнова. Кліматичні дані та карти входять до норм та стандартів будівельної промисловості.

Макро-, мезо-, мікро-, фітоклімати . Кліматичні умовимісцевості значною мірою визначаються родом і характером поверхні, що підстилає. Клімат, що формується на великій території, наприклад, на території фізико-географічноїпровінції,

називається макрокліматом

Проте природні умови будь-якої фізико-географічної провінції немає однорідними. Кожна їх складається з кількох типів місцевості, різних за своїми природними особливостями. Так, у будь-якій провінції лісостеповій та степовій зонах можуть бути виділені заплавний, надзаплавно-терасовий, водороздільний та інші типи місцевості. Кожному з цих типів відповідають більш приватні особливості клімату.

Клімат окремих типів місцевості називається місцевим кліматом.Він помітно проявляється і натомість загальних кліматичних умов цієї фізикогеографічної провінції. Але й у кожному типі місцевості є невеликі ділянки, у яких під впливом природних відмінностей можуть

Виникати особливі прояви місцевого клімату. Так, у заплавному типі місцевості завжди є ділянки, які займають луг, ліс, озеро, болото, піски. На цих ділянках створюються свої кліматичні особливості. Клімат, що створюється на окремих ділянках під впливом відповідних природних відмінностей, називається мікроклімат цієї ділянки. Говорять, наприклад, про мікроклімат озера, болота, пісків. Він особливо різко проявляється у приземному шарі повітря у ясну тиху погоду. Критерії поділу мезо- та мікроклімату представлені в табл. 1.

Місцевий клімат характеризує деякі середні умови між макро- та мікрокліматом. Часто різницю між проявами місцевого клімату і мікроклімату встановлюються важко, особливо у випадках, коли ліс, болото, луг, озеро та інші природні об'єкти займають порівняно великі ділянки.

Мікроклімат у середовищі рослин називається фітокліматом. Він формується з мікроклімату приземного шару повітря, в якому знаходиться надземна частина рослин, і мікроклімату верхнього шару ґрунту, в якому розташовується їхня коренева система. Різні рослини створюють різні фітоклімати.

Великий вплив на мікрокліматичні умови мають рельєф та експозиція схилів. У долинах спостерігаються вдень вищі, а вночі нижчі температури повітря, ніж пагорбах. У долинах частіше бувають тумани, роси, іній та заморозки.

Найбільше тепла і світла отримують схили, звернені на південь. На цих схилах велика освітленість, підвищена температура та знижена вологість ґрунту. Найменшу кількість тепла та світла одержують схили, звернені на північ. Вплив експозиції на нагрівання схилів може бути настільки значним, що на схилах, звернених на північ, спостерігаються риси клімату північніших районів, а схилах, звернених на південь, - риси клімату південніших районів.

Особливі мікрокліматичні умови утворюються в заплавах річок: нижче за температуру, вище відносна вологість повітря. Висота снігового покриву в заплаві більша, ніж на прилеглих до неї терасах, оскільки сніг із них здувається в заплаву. Ґрунтові води у заплаві зазвичай залягають неглибоко. Велика висота снігового покриву та неглибоке залягання ґрунтових вод сприяють узимку підвищенню температури заплавних вод. Ґрунт у заплаві промерзає на меншу глибину.

У долинах великих річок заморозки навесні закінчуються раніше, а восени з'являються пізніше, ніж на високих берегах, тому що річка чинить опалювальну дію.

На болотах створюються інші мікрокліматичні умови. Верхній шар боліт часто складається з торфу, що розклався, що має малу теплопровідність. Внаслідок цього на такому болоті влітку в ясну погоду верхній шар вдень значно нагрівається, а вночі сильно охолоджується. Однак різкі коливання температури болота швидко зменшуються і на

глибині близько 50 см вони вже малопомітні. На торф'яних болотах бувають більш часті та інтенсивні заморозки.

Для пісків характерний також мікроклімат. Термічний режим залежить від кольору, вологості, структури. Верхній шар піску зазвичай буває сухим, що не викликає витрат тепла на випаровування, і сонячна радіація, поглинена піском, йде головним чином на його нагрівання. Пісок за таких умов вдень сильно прогрівається. Цьому сприяє ще його мала теплопровідність, що перешкоджає догляду тепла з верхнього шару в глибокі шари. Вночі верхній шар піску значно охолоджується. Великі коливання температури піску відбиваються і температури приземного шару повітря. Взимку піски швидко охолоджуються та глибоко промерзають. Піски мають велику водопроникливість. Вони майже повністю поглинають опади, що випадають, які навіть при невеликій кількості проникають на значну глибину. Поверхневий стік води на пісках відсутній.

Особливий мікроклімат створюється під впливом полізахисних лісових смуг. Такі смуги значно зменшують швидкість вітру та послаблюють перемішування приземного шару повітря. У зв'язку з цим у приземному шарі на захищених ділянках на 10–20% скорочується випаровування. У лісових смугах підвищується вологість повітря, взимку затримується та накопичується сніг на міжсмугових ділянках. Це захищає ґрунт від глибокого промерзання, а зимуючі рослини – від вимерзання. Навесні полезахисні смуги підвищують рівень ґрунтових вод, зменшують стік талих вод, а влітку - зливових.

Специфічні мікрокліматичні умови створюються у районі водосховищ. Прояв їх залежить від погоди, часу доби та року, розміру та глибини водосховища, характеру берегів. Найбільш помітні мікрокліматичні відмінності між водосховищем та його берегами виникають у теплу пору року, у сонячну тиху погоду. Зазвичай за таких умов температура повітря вдень над водою буває нижчою, ніж над сушею. Вночі ж спостерігається протилежне явище. Бризова циркуляція повітря, що виникає при цьому, викликає вдень приплив менш теплого повітря до берегів і на сушу. Глибина проникнення таких повітряних мас на сушу залежить від рельєфу та доби. Якщо береги водосховища пологі, то повітря, що приходить вдень з боку водосховища, буде далі поширюватися на сушу, ніж за наявності крутих берегів. Опадів у теплу пору року над великими водоймами випадає менше, ніж на узбережжі, оскільки холодніша поверхня води перешкоджає розвитку над нею конвекції. Можна говорити про мікроклімат саду, парку, ставка. З мікрокліматичними умовами необхідно рахуватися при проведенні різних заходів - озелененні міст, розведенні нових рослин і т.д.

Мезоклімат міста.Велике сучасне місто є досить протяжною мезонеоднорідністю. Він формує свій місцевий клімат, а на окремих вулицях та площах створюються своєрідні

мікрокліматичні умови, що визначаються міською забудовою, покриттям вулиць, розподілом зелених насаджень тощо.

Сонячна радіація виявляється зниженою в середньому на 20% внаслідок зменшення прозорості атмосфери через дим та пил. Особливо сильно ослаблено надходження ультрафіолетової радіації. З іншого боку, у місті до розсіяної радіації приєднується відбита. Внаслідок забруднення повітряного басейну знижено ефективне випромінювання, отже, і нічне вихолоджування. Зміна радіаційного балансу, додаткове надходження в атмосферу тепла за рахунок спалювання палива та мала витрата тепла на випаровування призводить до вищих температур усередині міста порівняно з околицями. Виконано багато досліджень, де відзначається існування «острова тепла» над містом. Інтенсивність та розміри острова тепла змінюються у часі та у просторі під впливом фонових метеорологічних умов та місцевих особливостей міста. Більшість міста представляє «плато» теплого повітря з невеликим підвищенням температури до центру міста. Термічна неоднорідність цього плато порушується, що обумовлено впливом парків та озер (області холоду) та щільною забудовою промислових та адміністративних будівель (області тепла). Різниця між температурою центру міста та фоновою температурою навколишньої сільської місцевості називається інтенсивністю міського острова тепла. За досить стійких погодних умов інтенсивність острова тепла має чітко виражений добовий перебіг з максимумом через кілька годин після заходу Сонця та мінімумом у середині дня. Посилення вітру та зростання хмарності в денний час сприяють вирівнюванню горизонтальної неоднорідності температури в місті та сільській місцевості.

За даними різних дослідників, висотний тепловий вплив міст чітко проявляється у межах 100–500-метрового шару. Одночасно з цим у кліматі всього міста виявляється багато загальних ознак, іноді до висоти 1км . Велика шорсткість поверхні, що підстилає, і наявність острова тепла обумовлюють і особливості вітрового режиму в умовах міста. За слабких вітрів до 2–3 м/с може виникнути місцева міська циркуляція. У поверхні землі течії направлені до центру, де розташовується острів тепла, а нагорі спостерігається відтік повітря до околиць міста.

У місті відмінності у нагріванні освітлених і затінених частин вулиць і дворів зумовлюють місцеву циркуляцію повітря. У ній висхідні гілки формуються над поверхнею освітлених стін, а низхідні - над затіненими стінами та частинами вулиць чи дворів. Наявність у містах водойм також сприяє формуванню денної місцевої циркуляції від водойми до міських ділянок, а вночі – навпаки.

Більшість дослідників відзначають, що швидкість вітру у місті знижується порівняно з відкритою місцевістю. Однак у містах, розташованих на горбистій території, а також при напрямках вітру,

збігаються з напрямком вулиць, обмежених багатоповерховими будинками, вітер посилюється.

Вологість повітря у великих містах нижче, ніж на околицях, що пов'язано з підвищенням температури та зменшенням випаровування. Експериментальні дослідження в різних містах показали, що в окремих випадках відмінності в абсолютній вологості можуть досягати 2,0–2,5 гПа, а відносної вологості повітря 11–20%.

Влітку найбільші суми опадів випадають над містом, але з його центральних частинах, але в околицях. Якщо вологість повітря досить висока, то підвищена конвективна нестійкість та забрудненість повітря над містом сприяють утворенню хмарності. У процесі перетворення хмар з купових у потужні купчасті та купчасто-дощові відбувається їх зміщення під впливом переважаючого перенесення в атмосфері, і опади випадають у підвітряних районах міста та за його межами на відстані кількох кілометрів. Дослідження грозової діяльності в різних районах показали, що середня сумарна тривалість усіх гроз за рік у місті в 1,5–2,5 рази менша, ніж у його околицях.