Кли́мат (др.-греч. κλίμα (род. п. κλίματος) — наклон^[1]) — многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу её географического положения.

Климат — статистический ансамбль состояний, через который проходит система: гидросфера → литосфера → атмосфера за несколько десятилетий. Под климатом принято понимать усреднённое значение погоды за длительный промежуток времени (порядка нескольких десятилетий) то есть климат — это средняя погода. Таким образом, погода — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата. Для выявления изменений климата нужен значимый тренд характеристик атмосферы за длительный период времени порядка десятка лет.Основными глобальными геофизическими циклическими процессами, формирующими климатические условия на Земле, являются теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы.^[2]

Кроме Земли, понятие «климат» может относиться к другим небесным телам (планетам, их спутникам и астероидам), имеющим атмосферу.

Климатические пояса и типы климата

Климатические пояса и типы климата существенно меняются по широте, начиная от экваториальной зоны и заканчивая полярной, но климатические пояса являются не единственным фактором, также важное влияние оказывает близость моря, система циркуляции атмосферы и высота над уровнем моря.

В России и на территории бывшего СССР использовалась классификация типов климата, созданная в 1956 году известным советским климатологом Б. П. Алисовым. Эта классификация учитывает особенности циркуляции атмосферы. Согласно этой классификации выделяется по четыре основных климатических пояса на каждое полушарие Земли: экваториальный, тропический, умеренный и полярный (в северном полушарии — арктический, в южном полушарии — антарктический). Между основными зонами находятся переходные пояса — субэкваториальный пояс, субтропический, субполярный (субарктический и субантарктический). В этих климатических поясах в соответствии с преобладающей циркуляцией воздушных масс можно выделить четыре типа климата: материковый, океанический, климат западных и климат восточных берегов.

• Экваториальный пояс
  • Экваториальный климат — климат, где ветра слабы, колебания температур невелики (24—28 °С на уровне моря), а осадки очень обильны (от 1,5 тыс. до 5 тыс. мм в год) и выпадают равномерно в течение всего года.^[3]
• Субэкваториальный пояс
  • Тропический муссонный климат — здесь летом вместо восточного пассатного переноса между тропиками и экватором возникает западный перенос воздуха (летний муссон), приносящий большую часть осадков. В среднем их выпадает почти столько же, сколько и в экваториальном климате . На обращенных к летнему муссону склонах гор, выпадают осадки, наибольшие для соответствующих районов, самый тёплый месяц как правило бывает непсредственно перед наступлением летнего муссона. Характерен для некоторых районах тропиков (Экваториальная Африка, Южная и Юго-Восточная Азия, Северная Австралия). В Восточной Африке и на Юго-Западе Азии наблюдаются и самые высокие средние годовые температуры на Земле (30—32 °С).^[4]
  • Муссонный климат на тропических плато
• Тропический пояс
  • Тропический сухой климат
  • Тропический влажный климат
• Субтропический пояс
  • Средиземноморский климат
  • Субтропический континентальный климат
  • Субтропический муссонный климат
  • Климат высоких субтропических нагорий
  • Субтропический климат океанов

• Умеренный пояс
  • Умеренный морской климат
  • Умеренно-континентальный климат
  • Умеренный континентальный климат
  • Умеренный резко континентальный климат
  • Умеренный муссонный климат
• Субполярный пояс
  • Субарктический климат
  • Субантарктический климат

• Полярный пояс: Полярный климат
  • Арктический климат
  • Антарктический климат

В мире широко распространена классификация климатов, предложенная русским ученым В. Кёппеном (1846—1940). В её основе лежат режим температуры и степень увлажнения. Согласно этой классификации выделяется восемь климатических поясов с одиннадцатью типами климата. Каждый тип имеет точные параметры значений температуры, количества зимних и летних осадков.

Также в климатологии используются следующие понятия, связанные с характеристикой климата:

• Континентальный климат — «климат, который формируется под воздействием на атмосферу крупных массивов суши; распространён во внутренних областях материков. Для него характерны большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха.»^[5]
• Морской климат — «климат, который формируется под воздействием на атмосферу океанических пространств. Наиболее резко выражен над океанами, но распространяется и на районы материков, подвергающиеся частым воздействиям морских воздушных масс.»^[6]
• Горные климаты — «климатические условия в горных местностях». Основной причиной отличий климата гор от климата равнин является увеличение высоты над уровнем моря. Помимо этого, важные особенности создаются характером рельефа местности (степенью расчленения, относительной высотой и направлением горных хребтов, экспозицией склонов, шириной и ориентировкой долин), своё влияние оказывают ледники и фирновые поля. Различают собственно горный климат на высотах менее 3000—4000 м и высокогорный климат на больших высотах.^[7]
• Аридный климат — «климат пустынь и полупустынь». Здесь наблюдаются большие суточная и годовая амплитуды температуры воздуха; почти полное отсутствие или незначительное количество осадков (100—150 мм в год). Получаемая влага очень быстро испаряется.»^[8]
• Гумидный климат — климат с избыточным увлажнением, при котором солнечное тепло поступает в количествах, недостаточных для испарения всей влаги, поступающей в виде осадков^[9]
• Нивальный климат — «климат, где твёрдых осадков выпадает больше, чем может растаять и испариться.» В результате образуются ледники и сохраняются снежники.^[10]
• Солярный климат (радиационный климат) — рассчитываемое теоретически поступление и распределение по земному шару солнечной радиации (без учёта местных климатообразующих факторов^[11]
• Муссонный климат — климат, при котором причиной смены времён года является смена направления муссона.Как правило, при мусонном климате бывает обильное осадками лето и очень сухая зима. Только в восточной части Средиземноморья, где летнее направление муссонов — с суши, а зимой с моря, основное количество осадков выпадает зимой.^[12]
• Пассатный климат

Краткая характеристика климатов России:

• Арктический: t января −24…-30, t лета +2…+5. Осадки — 200—300 мм.
• Субарктический: (до 60 градуса с.ш.). t лета +4…+12. Осадки 200—400 мм.
• Умеренно континентальный: t января −4…-20, t июля +12…+24. Осадки 500—800 мм.
• Континентальный климат: t января −15…-25, t июля +15…+26. Осадки 200—600 мм.
• Резко континентальный: t января −25…-45, t июля +16…+20. Осадки — более 500 мм.
• Муссонный: t января −15…-30, t июля +10…+20. Осадки 600—800. мм

Методы изучения

Для выявления особенностей климата, как типичных, так и редко наблюдаемых, необходимы многолетние ряды метеорологических наблюдений. В умеренных широтах используются 25—50-летние ряды; в тропиках их длительность может быть меньше.

Климатические характеристики представляют собой статистические выводы из многолетних рядов наблюдений за погодой, прежде всего над следующими основными метеорологическими элементами: атмосферным давлением, скоростью и направлением ветра, температурой и влажностью воздуха, облачностью и атмосферными осадками. Учитывают также продолжительность солнечной радиации, дальность видимости, температуру верхних слоев почвы и водоёмов, испарение воды с земной поверхности в атмосферу, высоту и состояние снежного покрова, различные атмосферные явления и наземные гидрометеоры (росу, гололёд, туманы, грозы, метели и пр.). В XX веке в число климатических показателей вошли характеристики элементов теплового баланса земной поверхности, таких, как суммарная солнечная радиация, радиационный баланс, величины теплообмена между земной поверхностью и атмосферой, затраты тепла на испарение.

Многолетние средние значения метеорологических элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т. д.), их суммы, повторяемости и прочие носят название климатических норм; соответствующие величины для отдельных дней, месяцев, лет и прочее рассматриваются как отклонение от этих норм. Для характеристики климата применяются также комплексные показатели, то есть функции нескольких элементов: различные коэффициенты, факторы, индексы (например, континентальности, засушливости, увлажнения) и пр.

Специальные показатели климата применяются в прикладных отраслях климатологии (например, суммы температур вегетационного периода в агроклиматологии, эффективные температуры в биоклиматологии и технической климатологии, градусо-дни в расчётах отопительных систем и пр.).

Для оценок будущих изменений климата применяют модели общей циркуляции атмосферы..

Климатообразующие факторы

Климат планеты зависит от целого комплекса внешних и внутренних факторов. Большинство внешних факторов влияют на суммарное количество солнечной радиации, получаемого планетой, а также её распределение по сезонам, полушариям и контенентам.

Внешние факторы

• Параметры земной орбиты и оси
  • Расстояние между Землёй и Солнцем — определяет количество солнечной энергии, получаемой Землёй.
  • Наклон оси вращения Земли к плоскости орбиты — определяет сезонные изменения.
  • Эксцентриситет орбиты Земли — влияет на распределение тепла между Северным и Южным полушарием, а также на сезонные изменения.

Циклы Миланковича — в ходе своей истории планета Земля достаточно регулярно изменяет эксцентриситет своей орбиты, а также направление и угол наклона своей оси. Эти изменения принято называть «циклы Миланковича». Различают 4 цикла Миланковича:

1. Прецессия — поворот земной оси под влиянием притяжения Луны, а также (в меньшей степени) Солнца. Как выяснил Ньютон в своих «Началах», сплюснутость Земли у полюсов приводит к тому, что притяжение внешних тел поворачивает земную ось, которая описывает конус с периодом (по современным данным) примерно 25 776 лет, в результате которого меняется сезонная амплитуда интенсивности солнечного потока на северном и южном полушариях Земли;
2. Нутация — долгопериодические (так называемые вековые) колебания угла наклона земной оси к плоскости её орбиты с периодом около 41 000 лет;
3. Долгопериодические колебания эксцентриситета орбиты Земли с периодом около 93 000 лет.
4. Перемещение перигелия орбиты Земли и восходящего узла орбиты с периодом соответственно 10 и 26 тысяч лет.

Поскольку описанные эффекты являются периодическими с некратным периодом, регулярно возникают достаточно продолжительные эпохи, когда они оказывают кумулятивное влияние, усиливая друг друга. Циклы Миланковича обычно используются для объяснения климатического оптимума голоцена;

• Солнечная активность с 11-летними, вековыми и тысячелетними циклами;
• Различие угла падения солнечных лучей на различных широтах, что влияет на степень прогревания поверхности и следовательно, воздуха;
• Скорость вращения Земли практически не изменяется, является постоянно действующим фактором. Благодаря вращению Земли существуют пассаты и муссоны, а также образуются циклоны.
• Падения астероидов;
• Приливы и отливы вызванные действием луны.

Внутренние факторы

• Конфигурация и взаимное расположение океанов и континентов — появление континента в полярных широтах может привести к покровному оледенению, и изъятию значительного количества воды из ежедневного круговорота, также образование суперконтинентов Пангей всегда сопровождался общей аридизацией климата, нередко на фоне оледенения, также расположение континентов оказывает большое влияние на систему океанских течений;
• Извержения вулканов способны вызвать кратковременное изменение климата, вплоть до вулканической зимы;
• Альбедо земной атмосферы и поверхности влияет на количество отражённых солнечных лучей;
• Воздушные массы (в зависимости от свойств воздушных масс определяется сезонность выпадения осадков и состояния тропосферы);
• Влияние океанов и морей (если местность отдалена от морей и океанов, то увеличивается континентальность климата. Наличие рядом океанов смягчает климат местности, исключение - наличие холодных течений);
• Характер подстилающей поверхности (рельеф, особенности ландшафта, наличие и состояние ледовых покровов);
• Деятельность человека (сжигание топлива, выброс различных газов, селькохозяйственная деятельность,уничтожение лесов, урбанизация);
• Тепловые потоки планеты.

Циркуляция атмосферы

Общая циркуляция атмосферы — совокупность крупномасштабных воздушных течений над земной поверхностью. В тропосфере к ним относят пассаты, муссоны, а так же переносы воздушных масс, связанные с циклонами и антициклонами. Циркуляция атмосферы существует из-за неравномерного распределения атмосферного давления, вызванного тем, что на разных широтах Земли её поверхность по разному прогревается солнцем и земная поверхность имеет различные физическими свойства, особенно из-за её разделения на сушу и море. В результате обмена теплом между земной поверхностью и атмосферой из-за неравномерного распределения тепла, существовует постоянная циркуляция атмосферы. Энергия циркуляции атмосферы постоянно расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечного излучения. В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах. Движение воздуха происходит из зоны высокого атмосферного давления в зону низкого атмосферного давления. Так как чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается, в нижних слоях атмосферы существует преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору. Однако, Земля также вращается вокруг своей оси, поэтому на движущийся воздух действует сила Кориолиса и отклоняет это движение к западу. В верхних слоях тропосферы образуется обратное движение воздушных масс: от экватора к полюсам. Его кориолисова сила постоянно отклоняет к востоку, и чем дальше, тем больше. И в районах около 30 градусов северной и южной широты движение становится направленным с запада на восток параллельно экватору. В результате попавшему в эти широты воздуху некуда деваться на такой высоте, и он опускается вниз к земле. Здесь образуется область наиболее высокого давления. Таким образом образуются пассаты — постоянные ветры, дующие по направлению к экватору и на запад, и так как заворачивающая сила действует постоянно, при приближении к экватору пассаты дуют почти параллельно ему. Воздушные течения верхних слоёв, направленные от экватора к тропикам, называются антипассатами. Пассаты и антипассаты как бы образуют воздушное колесо, по которому поддерживается непрерывный круговорот воздуха между экватором и тропиками. В течении года эта зона смещается от экватора в более нагретое летнее полушарие. В результате в некоторых местах, особенно в бассейне Индийского океана, где основное направление переноса воздуха зимой — с запада на восток, летом заменяется противоположным. Такие переносы воздуха называются тропическими муссонами. Циклоническая деятельность связывает зону тропической циркуляции с циркуляцией в умеренных широтах и между ними происходит обмен тёплым и холодным воздухом. В результате междуширотного обмена воздухом происходит перенос тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, что приводит к сохранению теплового равновесия на Земле.

На самом деле циркуляция атмосферы непрерывно изменяется, как из-за сезонных изменений в распределении тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и из-за образования и перемещения в атмосфере циклонов и антициклонов. Циклоны и антициклоны перемещаются в общем по направлению к востоку, при этом циклоны отклоняются в сторону полюсов, а антициклоны — в сторону от полюсов.

Таким образом образуются:

• зоны повышенного давления:
  • по обе стороны от экватора на широтах около 35 градусов;
  • в районе полюсов на широтах выше 65 градусов .
• зоны пониженного давления:
  • экваториальная депрессия — вдоль экватора;
  • субполярные депрессии — в субполярных широтах.

Этому распределению давления соответствуют западный перенос в умеренных широтах каждого из полушарий и восточный перенос в тропических и высоких широтах. В Южном полушарии, зональность циркуляции атмосферы выражена лучше, чем в Северном, так как там в основном океаны. Ветер в пассатах изменяется слабо и эти изменения мало меняют характер циркуляции. Но иногда (в среднем около 80 раз в год) в некоторых районах внутритропические зоны конвергенции развиваются сильнейшие вихри — циклоны тропические (тропические ураганы), резко, даже катастрофически, меняющие установившийся режим циркуляции и погоду на своём пути в тропиках, а иногда и за их пределами. Во внетропических широтах развитие и прохождение циклонов (менее интенсивных, чем тропические) и антициклонов — явление повседневное. Связанные с циклонической деятельностью меридиональные составляющие циркуляции атмосферы во внетропических широтах быстро и часто меняются. Однако бывают такие ситуации, когда в течение нескольких суток или даже недель обширные и высокие циклоны и антициклоны мало меняют своё положение. В связи с этим возникают длительные меридиональные переносы воздуха в противоположных направлениях, иногда во всей толще тропосферы, над большими площадями и даже над всем полушарием. Поэтому во внетропических широтах можно различать 2 типа циркуляции над полушарием или большим его сектором: зональный, с преобладанием зонального, чаще всего западного переноса, и меридиональный, со смежными переносами воздуха в направлении к низким и высоким широтам. При меридиональном типе циркуляции междуширотный перенос тепла значительно больше, чем при зональном.^[13]

Циркуляция атмосферы также обеспечивает распределение влаги как между климатическими поясами, так и внутри них. Обилие осадков в экваториальном поясе беспечивается не только собственным высоким испарением, но и переносом влаги (благодаря общей циркуляции атмосферы) из тропических и субэкваториальных поясов. В субэкваториальном поясе циркуляция атмосферы обеспечивает смену сезонов. Когда муссон дует с моря, идут обильные дожди. Когда муссон дует со стороны засушливой суши, наступает сезон засухи. Тропический пояс суше, чем экваториальный и субэкваториальный, так как общая циркуляция атмосферы переносит влагу к экватору. Кроме того, влага преобладают ветры с востока на запад, поэтому благодаря влаге, испарённой с пверхности морей и океанов, в восточных частях материков выпадает достаточно много дождей. Дальше на запад дождей не хватает, климат становится аридным. Так образуются целые пояса пустынь, таких как Сахара или пустыни Австралии.

Влияние климата и изменений климата на природные и антропогенные системы

Учение, согласно которому климат вместе с другими природными условиями играет определяющую роль в истории народов (формирует национальный характер, особенности общественного устройства и т. д.), называется географическим детерминизмом.

См. также

• Широтная зональность
• Глобальное потепление
• Климатология
• Адаптация к глобальному изменению климата
• Аномальные морозы (2012)
• Макроклимат

Примечания