Климатообразующие факторы — определение и особенности формирования

Климатическая система, глобальный и локальный климат

Климатическая система — атмосфера, гидросфера, литосфера, криосфера и биосфера.

Глобальный климат — статистическая совокупность состояний, проходимых климатической системой за периоды времени в несколько десятилетий.

Физические процессы, определяющие внешние воздействия на климатическую систему, а также основные взаимодействия между звеньями климатической системы называют климатообразующими факторами.

Компоненты климатической системы и различные процессы, влияющие на формирование и изменения климата, делят на внешние и внутренние.

Компоненты климатической системы атмосфера — океан — поверхность

К внешним процессам относят: приток солнечной радиации, изменения состава атмосферы, вызванные процессами в литосфере и притоком аэрозолей и газов из космоса; изменения очертаний океанов, суши, орографии, растительности.

К внутренним процессам относят: взаимодействия атмосферы с океаном, с поверхностью суши и льдом (теплообмен, испарение, осадки), взаимодействие лед-океан, изменение газового и аэрозольного состава атмосферы, облачность, снежный и растительный покров, рельеф и очертания материков.

Сопоставление внешних и внутренних процессов показывает, что часть из них присутствует в обоих факторах. Это объясняется тем, что разделение на внешние и внутренние процессы зависит от периода времени, за который рассматривается состояние климатической системы. При совокупности состояний климатической системы за 1000 лет влияние очертания материков и крупномасштабной орографии на атмосферу можно рассматривать как внешний процесс, а при масштабе времени 100 млн. лет это влияние необходимо отнести к внутреннему процессу.

В конечном итоге глобальный климат формируется процессами, происходящими в климатической системе. В современной теории климата в качестве внутренней климатической системы рассматривается совокупность двух ее подсистем — атмосферы и океана. Другие составляющие климатической системы считаются внешними.

Наконец, в качестве внутренней климатической системы можно рассматривать только атмосферу. Тогда внешними климатообразующими факторами следует считать характеристики, определяющие особенности энергетического взаимодействия между атмосферой и другими компонентами климатической системы, распределение на поверхности Земли океанов и материков, особенности рельефа земной поверхности, а внутренними климатообразующими факторами — общую циркуляцию атмосферы и влагооборот.

Состоянию глобального климата соответствуют свои закономерности в теплообороте, влагообороте и атмосферной циркуляции. Эти климатообразующие факторы определяют многолетний режим метеорологических величин и явлений погоды.

Распределение метеорологических величин в пространстве и во времени определяет распределение локальных климатов на земном шаре. Локальный климат — совокупность атмосферных условий за многолетний период, характерный для данной местности в зависимости от ее географического положения.

Главные составляющие

Слово «климат» имеет древнегреческое происхождение. Тогда под этим понятием подразумевался только наклон земной поверхности, определяющий количество поступающего тепла. Сейчас изменение солнечной радиации является наиболее важным климатическим фактором. Из-за эллиптической орбиты Земли количество поступающей энергии в течение года незначительно колеблется, достигая максимума к 3 января, когда планета находится на минимальном расстоянии от светила.

Около 31% этого ресурса не используется, поскольку рассеивается в космическое пространство. Оставшегося количества вполне достаточно для движения атмосферы, океанических течений и поддержания биосферной активности. Прогревание поверхности суши и воды зависит от следующих условий:

1. Географическая широта определяет угол, под которым солнечные лучи падают на поверхность, а также длину светового дня.
2. Прозрачность атмосферы зависит от количества облаков, содержания частиц пыли, песка и других взвесей. Первые имеют высокую отражательную способность, последние — низкую.
3. Абсорбирующая способность подстилающей поверхности. Например, заснеженные просторы отражают от 50 до 80% солнечных лучей, а пустыни поглощают выше среднего.

Циркуляция атмосферы

Движение воздушных масс в процессе атмосферной циркуляции происходит из-за разницы температур на полюсах и экваторе. Изменение угла наклона Земли по отношению к Солнцу в течение года приводит к сильной инсоляции в северном полушарии с марта по сентябрь и в южном с октября по март.

Таким образом, различное давление и температура вызывают движение воздушных масс между полюсами и экватором. В результате вращения планеты они отклоняются вправо в Северном полушарии и влево в Южном. Основные эффекты такого перемещения:

• непрерывная транспортировка влаги от экватора к северу и к южным тропикам;
• перемещение горячего воздуха и влажности от тропиков до умеренных зон;
• движение тёплого воздуха из умеренных в холодные широты.

Рельеф местности

Различные формы рельефа имеют огромное значение в формировании погодных условий. Например, температура падает с увеличением высоты над уровнем моря, поэтому для горных областей характерны климатические изменения не в широтном, а в высотном направлении. Падение температуры отчасти обусловлено тем, что атмосферное давление снижается с высотой. По этой причине молекулы воздуха находятся дальше друг от друга, а значит, менее способны поглощать и удерживать тепло.

От высоты зависит и скорость ветра, которая вблизи поверхности замедляется из-за трения. Наветренные склоны испытывают более сильные нагрузки, чем близлежащие низменные районы и подветренные участки. Рельеф оказывает существенное влияние на количество осадков:

• воздушная масса поднимается над горным хребтом;
• в результате охлаждения внутри неё конденсируется влага;
• формируются облака и идёт дождь.

Такие осадки выпадают в основном на наветренных склонах, поэтому климат с разных сторон горных хребтов, как правило, имеет отличия. Например, на территории России расположены Крымские горы, которые непосредственно влияют на климат региона:

• у подножья южных склонов Главной гряды — субтропический с количеством осадков выше 1 тыс. мм;
• в горах — горный с высотной поясностью;
• к северу от Внешней гряды — степной.

Любой регион планеты, несмотря на общие закономерности, обладает уникальным природным разнообразием благодаря своему расположению. Основные климатообразующие факторы можно отобразить на схеме:

Причины, воздействующие на климат

Вопрос формирования климата довольно сложный. Для его понимания необходимо знать ряд закономерностей, которыми изобилует наука. Прежде следует определиться, что называют климатообразующими факторами. Если говорить просто — это причины, от которых зависит климат определённой территории. Основные климатообразующие факторы:

• географическая широта;
• циркуляция атмосферы;
• близость или удалённость от океанов;
• высота над уровнем моря;
• течения у побережий материков;
• рельеф;
• подстилающая поверхность.

Географическая широта

Это расстояние от экватора до нужной точки в градусах. Широта отсчитывается от нулевой параллели — экватора. Она бывает северной, если территория лежит в северном полушарии. Если в южном, тогда широта южная.

Поверхность по ту и другую сторону от экватора круглый год получает много солнечного тепла и света. Лучи падают почти отвесно, угол их падения близок к 90 градусам. При движении к северу и югу увеличивается широта, уменьшается угол падения солнечных лучей, поэтому меньше поступает тепла на земную поверхность.

Циркуляция атмосферы

Этот фактор нужно понимать как постоянное перемещение воздушных масс. Тепло, которое поступает от Солнца, прогревает земную поверхность. Воздух нагревается от подстилающей поверхности неравномерно. Даже на одной широте он может иметь разную температуру. В результате возникает разность в давлении, массы воздуха приходят в движение, возникает ветер.

Близость или удалённость от океанов

Этот фактор можно назвать как протяжённость с севера на юг и с запада на восток. Территории, расположенные на побережьях океанов и морей, всегда характеризуются иными климатическими особенностями, чем расположенные внутри материка.

Западные окраины континенты имеют морской тип климата. Участки суши получают больше осадков, зимы более мягкие, летние сезоны прохладные. Суша восточных окраин характеризуется муссонным климатом. Это значит, что большое количество осадков выпадает в тёплый период. Температуры зависят от широты места.

Внутренние районы, удалённые от океанов, характеризуются незначительным количеством осадков в течение года, высокими летними и низкими зимними температурами. В качестве примера можно указать юг Сибири в России.

Абсолютная высота места

Это ещё одна причина, которая влияет на климат. Кабардино-Балкария, расположенная в горной местности на юге европейской территории, характеризуется совершенно разнообразными условиями. В предгорьях климат влажный континентальный. С подъёмом в горные районы температуры становятся ниже. Климат сменяется на субальпийский, выше — на альпийский.

Течения у побережий материков

Водные массы, как и воздушные, всё время находятся в движении. Если вода двигается постоянно, возникают течения. Они могут быть холодными и тёплыми. У берегов Европы проходит тёплое Северо-Атлантическое течение. Над ним формируется тёплый влажный воздух, который западными ветрами перемещается на материк. Благодаря этому в Европе мягкая зима и тёплое лето. Осадки выпадают весь год.

У юго-западного побережья Африки в тропических широтах проходит холодное Сенегальское течение. Казалось бы, территория должна получать много осадков. Однако на побережье раскинулась пустыня Намиб. Над холодным течением формируется холодный воздух. Он содержит мало влаги и не даёт осадков.

Влияние рельефа

Под рельефом понимают совокупность неровностей земной поверхности. Он оказывает очень сильное влияние на климат. Если на пути движения воздушных масс будет преграда в виде гор, тогда воздух станет подниматься, чтобы преодолеть ее. В результате он охладится, так как удалится с земной поверхности. Холодный воздух не сможет удержать всю влагу, которая содержалась в более тёплом воздухе. Ее мелкие капельки будут сливаться, укрупняться и выпадать в виде осадков. По этой причине наветренные склоны гор всегда получают больше осадков

Горные цепи могут задерживать воздушные массы или, наоборот, не препятствовать их проникновению вглубь территории.

Подстилающая поверхность

То, что находится на поверхности земли, называют подстилающей поверхностью. Она влияет на формирование климата. Разная поверхность, даже находящаяся на одной широте, с неодинаковой интенсивностью поглощает тепло.

Так, лёд и снег более чем на 80% отражают солнечные лучи. Из-за этого в Антарктиде и Арктике всегда холодно, хоть над территориями наблюдается длинный полярный день. В это время Солнце не заходит за горизонт длительное время, поступает большое количество тепла. Поверхность из снега и льда отражает тепло, и температуры остаются низкими.

Какие опасности таит в себе климат

Отправляясь к морю, я обязательно выбираю степную или пустынную местность, тогда и климат будет более сухой и комфортный для меня. Курорты окруженные большим количеством зелени либо плотной цепочкой гор из-за отсутствия ветра имеют высокую влажность.

Путешествие в горы — это отлично. Влажность с высотой понижается, дышится легче, но не стоит забывать про давление, а также про теплую одежду!

Самые большие трудности из-за климата, на мой взгляд, переживают жители стран, где бывает очень мало осадков, например в пустынной Африке или Центральной Азии, окруженной горами. Им сложно вести хозяйство и просто выдерживать сильную жару.

Влияние подстилающей поверхности

В России есть достаточно много территорий, климат которых отличается от соседних. Причиной таких климатических отклонений служит рельеф, наличие водных поверхностей и других особенностей подстилающей поверхности.

Рельеф – важный фактор формирования климата России. На севере и западе страны отсутствуют горы, именно поэтому воздух с Атлантического и Северного Ледовитого океанов свободно проникает во внутриконтинентальные районы (см. рис. 4).

Рис. 4. Влияние рельефа на проникновение воздушных масс с Атлантического и Северного Ледовитого океанов

На Дальнем Востоке хребты горных сооружений протягиваются параллельно побережью, препятствуя проникновению вглубь континента воздушных масс с Тихого океана, поэтому его воздействие ограничено узкой относительно небольшой территорией (см. рис. 5).

Рис. 5. Влияние Тихого океана

Большое влияние на климат оказывает и абсолютная высота местности. В горах формируется особый горный климат, который изменяется с высотой, при этом сильно расчлененный рельеф горных стран приводит к большой мозаичности климатических условий. В горах северо-восточной и южной Сибири много межгорных котловин, куда зимой стекает и застаивается холодный воздух. Более легкий теплый воздух при этом вытесняется и поднимается вверх, поэтому с подъемом от поверхности в тропосферу температура не понижается, а наоборот увеличивается, что препятствует выпадению осадков (см. рис. 6).

Рис. 6. Выхолаживание воздуха в межгорных котловинах

Зимы в котловинах не только очень холодные, но и малоснежные. В крупном межгорном понижении на северо-востоке России в поселке Оймякон находится полюс холода северного полушария земли. Летом в котловинах значительно теплее, чем на окружающих горных склонах, но осадков тоже мало (см. рис. 7).

Рис. 7. Оймякон – полюс холода северного полушария

Влияние рельефа на климат заметно и на равнинах. Возвышенности и низменности, речные долины и междуречья отличаются по температуре, количеству осадков, режиму ветров, однако эти различия менее контрастны, чем в горах. Когда горы расположены на пути влажных воздушных масс, на их наветренных склонах резко возрастает количество осадков. В горах расположены наиболее влажные районы нашей страны, даже на невысоком Урале на западных склонах, осадков почти в два раза больше, чем на окружающих равнинах.

Влияние человека

Влияние человека на природу и климат – это, можно сказать, современный климатообразующий фактор. Он стал возможен благодаря развитию человеческого общества, и не всегда его влияние со знаком «плюс». К примеру, в больших городах наблюдается повышение температуры воздуха, а запыленность вызывает туманы, смоги, которые препятствуют проникновению солнечных лучей и увеличивают осадки. Кроме того, загрязнение атмосферы привело к появлению так называемых кислотных дождей, которые «заражают» почву и водоёмы.

Рис.3. Влияние хозяйственной деятельности человека на климат планеты

Разрушение озонового слоя – ещё один бич современности, порожденный научно-техническим прогрессом. Чрезмерное использование фреона, который можно найти в различных аэрозолях и холодильных установках, несёт огромную опасность для планеты – избыток ультрафиолетового излучения.

Что мы узнали?

Климат нашей родной планеты напрямую зависит от совокупности всех факторов, которые, в свою очередь, имеют влияние на общее количество солнечной радиации на Земле, а также её распределения по полушариям, континентам и сезонам. Итак, ещё раз перечислим все климатообразующие факторы: астрономические, географические и влияние человека. Данная статья способствует закреплению изученного материала по географии, и поможет к подготовке домашнего задания к уроку в 7 классе.

1. /7

   Вопрос 1 из 7

Геофизические факторы

Способность планеты удерживать газовую оболочку и определять ее состав зависит от ее гравитационного поля. Чем больше масса и размер, тем легче удержать атмосферу. Если бы Земля имела больший размер и массу, ее атмосфера была бы тоньше и плотнее.

Кроме массы, на гравитацию влияет угловая скорость вращения планеты. В результате образуются центробежные силы, которые немного уменьшают ее. Кроме этого, угловая скорость оказывает воздействие на циркуляцию воздушных масс и океанических течений. Это происходит за счет отклоняющей силы, которая перенаправляет воздушные и водные потоки, в результате основная циркуляция идет с запада на восток. Из-за неравномерного нагрева экватора и полюсов происходит расширение и утолщение атмосферного слоя в области низких широт. Под влиянием этого фактора возникает изменение давление и движение воздуха направляется от экватора к полюсам.

Ученые установили, что в прошлом Земля вращалась быстрее и поэтому различные климатические зоны были выражены гораздо четче. Присутствие воды и обширных океанов на земле делают контраст между широтами еще менее выраженным. Например, на Марсе зональность проявляется более резко, так там нет водоемов. Это говорит о зависимости погоды от подстилающей поверхности.

На климат, возможно, влияет и магнитное поле планеты. Его роль пока до конца не ясна, но ученые имеют гипотезу на этот счет. Считается, что во время повышенной активности солнца, солнечный ветер активнее просачивается в область геомагнитный полюсов. Там корпускулы за счет кинетической энергии разогревают верхний слой атмосферы и усиливают ее циркуляцию. Нагреву атмосферы могут способствовать возникающее в зоне полярных сияний вихревое электричество. Верхний слой атмосферы в районе магнитного полюса нагревается еще сильнее, что ведет к его подъему и оттоку воздушных масс к Исландской депрессии.

Кроме вышеперечисленных факторов, у Земли еще имеется внутреннее тепло. В первую очередь, оно проявляется вулканической деятельностью. Вулканы выбрасывают в атмосферу большое количество горячих газов и пепла. Они могут способствовать потеплению, но при очень интенсивных извержениях наоборот — препятствовать инсоляции поверхности и вызывать снижение температуры. По последним исследованиям, средневековые холодные зимы были вызваны мощными извержениями в Африке. Это привело к загрязнению атмосферы аэрозолями, которые поглощали солнечные лучи. Наступило глобальное похолодание в Северном полушарии, называемое малым ледниковым периодом XIV-XIX веков. Ученые не исключают повторения подобного события, когда лето становится дождливым и прохладным, а зима суровой.

Вулканы, кроме выбросов, образуют геотермальные источники. Они никогда не замерзают и создают более теплую и влажную погоду в данной местности. Существенный вклад в тепловое равновесие Земли приносят геотермальные источники, расположенные на дне океана, их называют «черные курильщики». Вода из них идет под огромным давлением, насчитывающим сотни атмосфер, имеет черный цвет из-за специфического состава, а температура может достигать 400ºС. Смешиваясь с холодной океанической водой, эта черная жидкость начинает охлаждаться и содержащиеся в ней минеральные вещества растворяются или выпадают на дно в виде осадка. По последним данным, они выделяют около 20% всего геотермального тепла.

Рельеф

Горы и равнины являются очень важными климатообразующими факторами. Причем по двум причинам.

Во-первых, если вдоль берега материка протянулся горный хребет, то он будет препятствовать проникновению влажного морского воздуха во внутренние районы материка. Даже если есть теплые течения и подходящие ветры. Это не означает, что горы останавливают движение ветра. Нет. Это не под силу даже самым высоким горам. Но горы способны изменить свойства движущегося воздуха.

Встретив на своем пути горную преграду, воздух, чтобы преодолеть препятствие, начинает подниматься вверх. По мере подъема он остывает, происходит конденсация водяного пара и осадков в виде дождя, а если горы достаточно высоки, то и в виде снега. Вся содержавшаяся в воздухе вода выпадет в виде осадков перед горами. Такие осадки называют орографическими (от греческого «оро» — «рельеф») (рис. 45).

Ветер, обратите внимание, при этом остановлен не будет. Он перевалит через хребет и двинется в глубь суши, но только влаги в нем не будет и увлажняющего влияния на климат он не окажет

Таким образом, береговые горные хребты являются препятствием для влажного морского воздуха. Влияние океана на климат будет заметным только в узкой прибрежной полосе перед горами.

Если климат территории формируется за счет влажного морского воздуха, такой климат называют морским. При отсутствии береговых горных хребтов морской климат способен занимать обширные территории материка.

А во-вторых? В прошлом году вы изучали одно удивительное свойство атмосферного воздуха: чем выше мы поднимаемся, тем холоднее он становится. Вспомнили? Даже скорость, с которой меняется температура воздуха, известна: при подъеме на каждый километр температура падает на 6°С. Вот отсюда и происходит еще одна зависимость климата от рельефа. Чем выше приподнята над уровнем моря территория, тем более суровым климатом она отличается. Именно поэтому климат гор совсем не похож на климат окружающих равнин.

Размеры материка

Представим самый идеальный вариант для проникновения морского воздуха в глубь материка: теплый океан у берегов, постоянный ветер гонит морской воздух на материк, и никаких гор на берегу. И что? Опыт показывает, что влияние океана на климат материка будет ослабевать по мере удаления от берега. И скорость движения воздуха уменьшается, и количество воды в нем сокращается. Так что, чем больше материк, тем больший путь пройдет морской воздух в глубь суши, и тем менее заметно влияние океана. Об этом явлении говорят так: по мере удаления от побережья нарастает контпинентальность климата. То есть климат становится более сухим и резким.

И вот теперь настала пора выполнить давнее обещание. В чем же разница между арктическим климатом и антарктическим? Антарктический климат более континентальный по сравнению с арктическим. Он более сухой и еще более холодный. Поэтому-то самое холодное место нашей планеты находится не в Арктике, а в Антарктиде.

Проверим знания

1. Перечислите основные климатообразующие факторы. 2. Как возникают орографические осадки? 3. Чем континентальный климат отличается от морского?

А теперь более сложные вопросы

1. Почему именно широтное положение местности является главным климатообразующим фактором? 2. В каком направлении проще пересечь Атлантический океан на паруснике по параллели 20 С.Ш. (с запада на восток или с востока на запад)? 3. Вам предстоит путешествие на парусной лодке от берегов Африки в Индию. В какое время года лучше отправиться в путь? Почему? 4. На каком материке особенно сильно проявляется рост континентальности климата? Почему? 5. Зная действие основных климато образующих факторов, попытайтесь описать климат Австралии.

Поработаем с картой

В зоне действия каких постоянных ветров находится территория Кении, Индии, Канады, Мадагаскара?

Астрономические факторы

Относятся к долгопериодическим. Одним из них является светимость солнца. Она определяет количество выделенной энергии за определенную единицу времени. Данная характеристика применяется для всех звезд и чем она выше — там больше тепла поступает к поверхности планеты. Благодаря многолетним исследованиям, была выявлена солнечная постоянная — мощность излучения, проходящего через перпендикулярную площадку, лежащую за пределами атмосферы. Ученые выяснили, что за 5 млрд лет светимость звезды выросла на 25% и продолжает увеличиваться.

Другим важным моментом является орбита Земли, а точнее — ее эллиптическая форма. Благодаря этому происходит изменение расстояния до Солнца и угла падения солнечных лучей, что дает смену времен года.

Вращение планеты и угол наклона земной оси влияют на образование муссонов, движение и циркуляцию атмосферы и те же сезонные изменения в климатической системе. Если бы ось была перпендикулярной Солнцу, то смены времен года не было.

На климат влияет и спутник земли — Луна. По соотношению к размерам планеты она является одним из самых крупных спутников в Солнечной системе. Ее гравитация ощутимо меняет погоду, вызывает приливы и отливы. Известно, что после полнолуния и новолуния резко возрастает активность атмосферных фронтов и появляется большое количество гроз с ливнями, особенно первые 2-3 дня после указанных фаз. Но этот период может зависеть от географической широты. Меньше всего осадков выпадает перед полнолуние и новолунием. Ученые связывают это с тем, что полная Луна отражает большее количество солнечного излучения. Благодаря этому увеличивается испарение океанов и пресных водоемов, влажность воздуха повышается, а атмосферное давление наоборот — понижается. Но этот фактор оказался очень зависимым от солнечной активности. Так, в годы высокой активности влияние Луны составляет порядка 65%, а в период снижения не более 14%. Кроме этого она вызывает небольшие колебания орбиты, что в свою очередь влияет на инсоляцию и поглощение солнечной радиации.