Энергетические ресурсы климата
Суммарная солнечная радиация (S, рассчитывается как сумма прямой и рассеянной солнечной радиации) определяется в основном широтой (прямо пропорциональна косинусу широты и синусу угла падения солнечных лучей на земную поверхность)
Амплитуда изменения s по широте в пределах России – чуть более чем в 2 раза
Пункт |
Широта, град с. ш. |
S, Мдж/м2 год |
S, ккал/см2 год |
о. Рудольфа (ЗФИ) |
82 |
2500 |
60 |
Юж. Дагестан |
41 |
5200 |
125 |
Для справки: 1 ккал эквивалентна количеству тепла, необходимого для нагрева 10 г воды от температуры 0C до кипения при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.).
1 Ккал/см2 42 Мдж/м2
Долготные различия S в пределах России: уменьшение на Дальнем Востоке из-за высокой облачности.
Радиационный баланс (R ) алгебраическая разность, физического смысла не имеет:
R=SOE,
где O отраженная радиация (прямо пропорциональна альбедо),
E эффективное излучение.
Годовой R > 0 на всей территории России (R < 0 в Центральном Арктическом бассейне); амплитуда уже более чем в 5 раз.
Rmax 50 ккал/см2 год (2100 Мдж/м2 год) в Южном Дагестане
Rmin < 10 ккал/см2 год (420 Мдж/м2 год): ЗФИ, Сев. Земля, Северный остров Новой Земли, Сев.Таймыр; на Крайнем Севере Евразии снег отражает до 80% лучистой энергии
ЛЕТОМ R > 0 на всей территории России
ЗИМОЙ R < 0 на всей территории России, кроме Предкавказья и Черноморского побережья
У нас нет предприятия или поселка без котельной – в отличие от почти всего остального мира
(А. Паршев, 2001, с. 73).
Но: тепло может иметь не только радиационный, но и адвективный источник (например, на побережье Баренцева моря теплее, чем должно быть на данной широте, а на Камчатке – холоднее)
Нарастание поступления солнечной энергии с широтой обусловливает зональность климата (и других компонентов ландшафта). Отчетливо выраженная зональность климата (за исключением Дальнего Востока и горных районов) отличает Россию от ряда сопредельных государств (Японии, Ирана).
Циркуляционные факторы климата России. Положение страны относительно центров действия атмосферы
На рисунках замкнутые области с штрихами, направленными, внутрь, соответствуют устойчивым минимумам атмосферного давления, с штрихами, направленными наружу устойчивым максимумам. С.П. Северный полюс
Атмосферное давление в центре Сибирского максимума (антициклона) рекордно высокое для всей планеты: оно может достигать 800 мм рт. ст.
Области низкого давления над океанами (Исландский и Алеутский минимумы) поддерживаются постоянным приносом тепла теплыми морскими течениями - преемниками соответственно Гольфстрима и Куросио (о влиянии на климат России см. ниже). Исландский минимум – источник постоянной циклонической деятельности.
Летом «планетарный механизм» атмосферной циркуляции сдвигается к северу, и южная часть России испытывает влияние затропического высокого давления, осенью и зимой происходит сдвиг к югу.
Благодаря положению большей части территории страны в умеренных широтах и эффекту Кориолиса весь год над территорией России преобладают западные ветры (западный перенос).
Например, в С.Петербурге ветры западной половины горизонта имеют повторяемость 57%, в Москве и Перми - 62%.
На наше счастье, именно к западу от России находится Гольфстрим.
Благодаря отсутствию высоких гор на западе и в центре страны больше половины территории России испытывает на себе влияние Атлантики. Лучше всего оно заметно на ЕТР зимой.
Нарушения основной структуры атмосферной циркуляции над Россией связаны с формированием муссонной циркуляции на Дальнем Востоке, в гораздо меньшей степени - на побережье Северного Ледовитого океана. Муссонный климат отличается периодической сменой направлений господствующего переноса воздушных масс: зимой с материка на океан, летом с океана на сушу. Летом влажные океанические воздушные массы проникают на запад до Забайкалья, зимой, при континентальном муссоне, полярный фронт оттесняется далеко на юго-восток, и область воздействия океанических масс ограничена окраинными островными дугами: восточным побережьем Камчатки, Курилами и югом Сахалина (Охотское море замерзает).
Если Атлантический и Тихий океаны влияют на климат Евразии подобно кондиционерам в доме, то Северный Ледовитый океан остужает его, как широко раскрытое окно в зимний день. Сев. Ледовитый океан охлаждает атмосферу, а на количество осадков влияет не так заметно.
Т.о., климат России испытывает огромное влияние океанов. Однако сам огромный континент Евразия формирует собственный климат, который почти для всей России определяется как континентальный (о показателях см. ниже). Любая вторгающаяся на сушу воздушная масса, пройдя некоторое расстояние, меняет свои свойства, а после большого пути может стать совсем неузнаваемой.
Над территорией России выделяется 3 географических типа воздушных масс:
арктический воздух: холодный. сухой, высокопрозрачный (причина возврата холодов в мае; частая повторяемость причина засух на юге Сибири и даже ЕТР; атлантические циклоны по мере продвижения над Россией могут захватывать арктический воздух и забрасывать его далеко на юг поэтому осенью, зимой и весной в России гораздо холоднее, чем на тех же широтах в Зап. Европе);
воздух умеренных широт (полярный) имеет наибольшую повторяемость; в т.ч. :
а) континентальный (сухой, теплый летом и холодный зимой);
б) морской (влажный, более прохладный летом и более теплый зимой; вызывает оттепели);
тропический (формируется только летом, захватывает Сев. Кавказ и иногда юг Русской равнины; высокие температуры, низкая влажность, малая прозрачность)
Воздушные массы взаимодействуют между собой в динамичных фронтальных зонах, затекая одна в другую волнами, фестонами: теплый воздух распространяется над соседним холодным, холодный подтекает под теплый.
Фронт между арктическими и умеренными возд. массами арктический;
фронт между умеренными и тропическими возд. массами полярный (название неудачное, но традиционное).
Наиболее контрастны контакты между различными возд. массами в западной части России.
В арктической и полярной фронтальных зонах развиваются циклоны (гигантские вихри с вращением воздуха против часовой стрелки), которые приносят на территорию России основную массу осадков.
При движении на восток страны интенсивность циклонической деятельности резко ослабевает, вновь усиливаясь только на Дальнем Востоке в связи с тихоокеанским влиянием.
Тайфуны - тропические циклоны (обычно с ураганными ветрами) муссонной области Вост. Азии.
В силу преобладающего западного переноса Исландский минимум давления влияет на климат России больше, чем Алеутский. На севере Атлантики зарождаются одни за другими циклоны и даже семейства циклонов («кухня циклонов»), перемещающиеся на восток то вдоль арктического, то вдоль полярного фронтов: они-то и приносят на запад страны неустойчивую погоду с ветрами и частыми дождями.
Алеутские циклоны проникают к нам реже, но и этот минимум косвенно влияет на климат он «подсасывает» к себе ветры с холодного материка.
Фронты в соответствии с общим механизмом атмосферной циркуляции летом перемещаются в более северные широты, зимой в более южные.