Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метеорология и климатология. Лабораторный практикум для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело» и 20.03.02 «Природооб
.pdf
вание и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия
жизни и здоровье человека.
Климатология – наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией – разделом физики, изучающим краткосрочные
состояния атмосферы, т. е. погоду.
Климатообразующие факторы. Климат формируется под воздействием нескольких факторов, которые обеспечивают атмосферу
теплом и влагой и определяют динамику воздушных течений.
Главные климатообразующие факторы – положение Земли относительно Солнца, распределение суши и моря, общая циркуляция
атмосферы, морские течения, а также рельеф земной поверхности.
Ландшафтно-ботаническая классификация Л. С. Берга
исходит из разработанной классификации ландшафтно-географических зон суши. Так как климат является одним из определяющих компонентов географического ландшафта, то климатические зоны, по Бергу, в общем, совпадают с ландшафтно-географическими зонами, хотя
есть и некоторые расхождения. Для определения границ климатических зон все типы климатов Берг разделяет на два крупных класса:
а) климаты низин;
б) климаты возвышенностей.
Климаты низин.
1. Климат тундры. Средняя температура самого теплого месяца
не выше 10–12 ºС, но не ниже 0 ºС;
2. Климат тайги, или Сибирский. Температура июля свыше 10 ºС,
но не более 20 ºС, годовая амплитуда не менее 10 ºС;
3. Климат лесов умеренной зоны, или климат дуба. Средняя
температура четырех месяцев теплого времени года выше 10 ºС, но не
более 22 ºС. Преобладают летние осадки и лиственные леса с опадающей листвой.
Климаты высоких плато.
К высоким плато отнесены плоские возвышенности не менее
1 000 м абсолютной высоты. Считается, что климат высоких плато
сходен с климатом низин, только он поднят вверх, а потому для него
характерны большие суточные амплитуды температуры:
1. Тип полярных ледяных плато (плато Гренландии, Антарктида,
северный остров Новой Земли), т. е. климат вечного мороза (нет месяца с температурой выше 0 ºС);
2. Тип высоких степей и полупустынь умеренного климата
(северо-западная Монголия, Армянское нагорье);
91
3. Тип пустынь умеренных широт (Китайский Туркестан);
4. Тип Тибетский (Тибет, Памир). Лето прохладное, большие
годовая и суточная амплитуды;
5. Тип субтропических степей, или иранский, с жарким летом
и умеренной зимой. Осадков мало – 130–250 мм, лето бездождное,
максимум осадков зимой или весной;
6. Тип тропических плато, или высоких саванн, годовая амплитуда мала, максимум дождей во второй половине лета; зимой и частью весной сухой период (высокие плато Чили, Эквадора, Мексики,
Эфиопии).
Такова в общих чертах классификация климатов Л. С. Берга.
В ней климаты низин разработаны лучше, чем климаты высоких плато.
Может быть, потому, что Берг подробно рассматривал вертикальные
климатические пояса, правда, не увязывая их с климатами высоких плато. Достоинство классификации Л. С. Берга в том, что его климаты
хорошо увязываются с ландшафтными зонами.
Классификация климатов Б. П. Алисова. В России используется классификация климатов Б. П. Алисова – она наиболее логична
и основана на физических процессах в атмосфере, и прежде всего,
на распределении по земному шару воздушных масс.
Борис Павлович Алисов предложил выделять климатические зоны
и области, исходя из условий циркуляции атмосферы. В его сетке
климатического районирования выделено семь климатических поясов
в которых климатообразование круглый год происходит под преобладающим воздействием воздушных масс только одного типа: экваториального, тропического, умеренного (полярного) и арктического (в южном полушарии антарктического) воздуха.
Между ними он различает шесть переходных зон, по три в каждом полушарии, характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Это две субэкваториальные зоны, или зоны
тропических муссонов, в которых летом преобладает экваториальный, а зимой – тропический воздух; две субтропические зоны, в которых летом преобладает тропический, а зимой – умеренный воздух;
зоны субарктическая и субантарктическая, в которых летом преобладает умеренный, а зимой – арктический и субантарктический воздух.
Границы зон определяются по среднему положению климатологических фронтов. Так, тропическая зона находится между летним
положением тропических фронтов и зимним положением полярных
фронтов. Поэтому она будет круглый год занята преимущественно
тропическим воздухом. Субтропическая зона находится между зимним и летним положением полярных фронтов; поэтому она и будет
92
зимой находится под преобладающим воздействием полярного воздуха, а летом – тропического воздуха. Аналогично определяется и границы других зон.
Мезо- и микроклиматы. Территории, уступающие по размерам
макроклиматическим районам, тоже имеют климатические особенности, заслуживающие специального изучения и классификации.
Мезоклиматы (от греч. meso – средний) – это климаты территорий размером в несколько квадратных километров, например,
широких речных долин, межгорных впадин, котловин больших озер
или городов. По площади распространения и характеру различий
мезоклиматы являются промежуточными между макроклиматами
и микроклиматами. Последние характеризуют климатические условия
на небольших участках земной поверхности. Микроклиматические
наблюдения проводятся, например, на улицах городов или на пробных площадках, заложенных в пределах однородного растительного
сообщества.
Микроклиматом называются местные особенности в режимных метеорологических величинах, обусловленные неоднородностью
строения подстилающей поверхности и существенно меняющиеся
уже на небольших расстояниях, но наблюдающиеся в пределах одного типа климата. Это значит, что в одном и том же географическом
районе с одним общим типом климата наблюдаются различные микроклиматы над большими участками подстилающей поверхности
в зависимости от ее строения и свойств. Над лугом и соседним лесом,
над пашней и болотом, над ровной степью и в балке, вблизи озера
и в отдалении от него совокупность атмосферных условий будет в определенной степени различаться, это значит, что в указанных местах
при одном и том же типе климата будет разный микроклимат.
Микроклиматические различия зависят от мелкомасштабных различий в строении и свойствах подстилающей поверхности. Эти различия меньше в сравнении с особенностями климата, которые создаются
влиянием других крупномасштабных географических факторов.
В создании микроклиматических различий играют роль экспозиция подстилающей поверхности относительно стран света, мелкомасштабные неровности рельефа, большая или меньшая влажность почвы,
характер и особенности растительного покрова и т. п. Эти различия
в подстилающей поверхности определяют различия в поглощенной радиации, эффективном излучении и радиационном балансе поверхности,
а также в условиях турбулентного теплообмена между подстилающей
поверхностью и атмосферой. В результате наблюдаются микроклима-
93
тические различия в режиме температуры и влажности воздуха и в испарении.
Микрорельеф и различия в шероховатости земной поверхности
могут создавать и микроклиматические различия в режиме ветра.
Известны усиления ветра на наветренных склонах и вершинах холмов
и зоны слабых ветров в небольших котловинах. Труднее обнаруживаются микроклиматические различия в режиме облачности и осадков. Например, над значительным по размерам озером в теплое время
года может происходить частичное рассеяние кучевых облаков. В холодное время года облака конвекции, напротив, могут возникать над
открытыми водными поверхностями.
В разных условиях погоды микроклиматические различия могут
быть выражены лучше или хуже. Например, температурные различия
будут наибольшими, а тихую и солнечную погоду, при сильном ветре
температурные различия будут наименьшими, а различия в ветре –
самыми большими.
Образование различных видов туманов и, следовательно, их климатический режим также зависят от микроразличий земной поверхности. Например, а низине или вблизи болота повторяемость туманов
может быть существенно больше, чем в соседней открытой местности
(за счет поземных туманов).
Влияние климата на растительность. От климата зависят
температурный и световой режимы и влагообеспеченность, необходимые для развития растений и их географическое распространение.
Большинство растений не может расти при температуре ниже +5 ºС,
и многие виды погибают при отрицательных температурах. С увеличением температур возрастают потребности растений во влаге. Свет
необходим для фотосинтеза, а также для цветения и развития семян.
Затенение почвы кронами деревьев в густом лесу подавляет рост
более низких растений. Важным фактором является
также ветер,
существенно изменяющий режим температуры и влажности.
Растительность каждого региона является индикатором его климата, поскольку распространение сообществ растений в значительной
степени обусловлено климатом. Растительность тундры в условиях
субполярного климата сформирована только такими низкорослыми
формами, как лишайники, мхи, травы и невысокие кустарники.
Короткий вегетационный период и широкое распространение многолетней мерзлоты затрудняют рост деревьев всюду, кроме речных
долин и склонов южной экспозиции, где почва летом оттаивает
на большую глубину. Хвойные леса из ели, пихты, сосны и листвен-
94
ницы, называющиеся также тайгой, растут в условиях субарктического климата.
Влажные районы умеренных и низких широт особенно благоприятны для произрастания лесов. Самые густые леса приурочены
к районам умеренного морского климата и влажным тропикам.
Области влажного континентального и влажного субтропического
климата тоже большей частью залесены. При наличии сухого сезона,
например в районах субтропического климата с сухим летом или переменно-влажного тропического климата, растения соответствующим
образом адаптируются, формируя либо низкорослый, либо разреженный древесный ярус. Так, в саваннах в условиях переменно-влажного
тропического климата преобладают злаковники с одиночными
деревьями, растущими на больших расстояниях одно от другого.
В семиаридных климатах умеренных и низких широт, где всюду
(кроме речных долин) слишком сухо для роста деревьев, господствует
травянистая степная растительность. Злаки здесь низкорослые, возможна также примесь полукустарников и полукустарничков, например полыни в Северной Америке. В умеренных широтах злаковые
степи в более влажных условиях у границ своего ареала сменяются
высокотравными прериями. В аридных условиях растения растут далеко одно от другого, часто имеют толстую кору или мясистые стебли
и листья, способные запасать влагу. Самые засушливые районы тропических пустынь совершенно лишены растительности и представляют собой обнаженные каменистые или песчаные поверхности.
Климатическая высотная поясность в горах обусловливает соответствующую вертикальную дифференциацию растительности – от травянистых сообществ предгорных равнин, до лесов и альпийских лугов.
В природных зонах земного шара почвы, растительность и климат
тесно взаимосвязаны. Тепло и влага определяют характер и темпы
химических, физических и биологических процессов, в результате которых изменяются горные породы на склонах разной крутизны и экспозиции и создается огромное разнообразие почв. Там, где грунт скован
мерзлотой на протяжении большей части года, как в тундре или высоко
в горах, процессы почвообразования замедлены. В аридных условиях
растворимые соли обычно содержатся на поверхности почвы или в приповерхностных горизонтах. Во влажных климатах избыточная влага
просачивается вниз, вынося растворимые минеральные соединения
и глинистые частицы на значительные глубины. Некоторые из самых
плодородных почв являются продуктами недавней аккумуляции –
ветровой, флювиальной или вулканической. Такие молодые почвы еще
95
не подверглись сильному выщелачиванию и потому сохранили запасы
питательных веществ.
Климат оказывает влияние на здоровье и условия жизни людей
так же, как и на их хозяйственную деятельность. Человеческий организм теряет тепло за счет излучения, теплопроводности, конвекции
и испарения влаги с поверхности тела. Если эти потери слишком велики в холодную погоду или слишком малы в жаркую погоду, человек испытывает дискомфорт и может заболеть. Низкая относительная
влажность и большая скорость ветра усиливают эффект охлаждения.
Изменения погоды приводят к стрессам, ухудшают аппетит, нарушают биоритмы и снижают сопротивляемость человеческого организма
болезням.
Порядок выполнения работы. Студенты, изучив информацию
климату, факторам его определяющим, делают конспект классификаций климатов. Отвечают на вопросы и задания, приведенные после
лабораторной работы.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое климат?
2. Перечислите, факторы, влияющие на формирование климата.
3. На чем основана классификация Л. С. Берга?
4. На чем основана классификация Б. П. Алисова?
5. Что такое мезоклимат?
6. Каково влияние климата на растительность?
7. Растительность как индикатор климата.
8. Как влияет климат на человека?
9. Что такое микроклимат?
10. Назовите климатообразующие факторы.
96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изучение пpоцессов и явлений, происходящих в атмосфере,
показало, что земная атмосфера состоит из ряда слоев с различными
физическими свойствами.
Общая циркуляция атмосферы – сложная система. С перемещениями воздуха в процессе общей циркуляции связаны основные изменения погоды: воздушные массы, перемещаясь из одних областей
Земли в другие, приносят с собой новые условия температуры, влажности, облачности и пр.
Лес находится в тесном взаимодействии с окружающей средой.
О зависимости лесной растительности от климата свидетельствует
зональное распределение леса по поверхности земли.
В свою очередь и лес оказывает большое влияние на окружающее пространство, создавая особый микроклимат, взаимодействуя
на характер метеорологических явлений и их процессов.
Ознакомление студентов с метеорологией и климатологией, как
современными комплексными науками, овладением навыками по определению метеорологических элементов, влияющих на рост, развитие
и многообразие лесов, изучение теплооборота и влагооборота, климата
и антропогенного влияния на изменение климата, формирует знания
и навыки для повышения продуктивности и устойчивости лесов.
В результате выполнения лабораторных работ, приведенных
в практикуме «Метеорология и климатология», студенты приобретают необходимые для специалистов знания в области взаимодействия
метеорологических факторов и лесной растительности, влияния этой
взаимосвязи на рост и развитие леса.
97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной
1. Захаровская, Н. Н. Метеорология и климатология : учеб.
пособие / Н. Н. Захаровская, В. В. Ильинич [ред. Н. М. Щербакова]. –
М. : КолосС, 2005. – 127 с.
2. Иванов, В. А. Гидрология, климатология и метеорологиях
[Электронный ресурс] : учеб. пособие / В. А. Иванов, А. Г. Лузганов,
С. А. Москальченко ; [отв. ред. В. А. Иванов] ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2017. – 34 с. – Режим доступа: http://umkd.
pallada.sibsau.ru/data/295. – Загл. с экрана.
3. Иванов, В. А. Метеорология и климатология [Электронный
ресурс] : метод. указания / В. А. Иванов [и др.] ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2017. – Режим доступа : http://umkd.pallada.
sibsau.ru/data/300. – Загл. с экрана
4. Косарев, В. П. Лесная метеорология с основами климатологии
[Электронный ресурс] : учеб. пособие / В. П. Косарев, Т. Т. Андрющенко. – СПб : Лань, – 2009. – 288 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/
books/element.php?pl1_id=516. – Загл с экрана.
5. Косарев, В. П. Лесная метеорология с основами климатологии :
учеб. пособие для вузов по направлению / В. П. Косарев, Т. Т. Андрющенко ; под ред. Б. В. Бабикова. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб. :
Лань, 2007. – 288 с.
6. Моргунов, В. К. Основы метеорологии, климатологии.
Метеорологические приборы и методы наблюдений : учебник /
В. К. Моргунов. – Ростов на Дону : Феникс ; Новосибирск : Сибирское соглашение, 2005. – 331 с.
Дополнительный
1. Лань [Электронный ресурс] : электронно-библиотечная
система издательства «Лань»: содержит электронные версии книг
и учебников по инженерно-техническим наукам, лесному хозяйству
и лесоинженерному делу. – Электрон. дан. – М., 2010. – Режим доступа: http://e.lanbook.com. – Загл. с экрана.
2. Университетская библиотека ONLINE [Электронный ресурс] :
электронно-библиотечная система : содержит издания по основным
изучаемым дисциплинам / Директмедиа Паблишинг, Национальный
Электронно-информационный консорциум (НЭИКОН). – Электрон.
98
дан. – Берлин ; М., 2010. – Режим доступа: https://biblioclub.ru. – Загл.
с экрана.
3. Электронный образовательный ресурс СибГУ им. М. Ф. Решетнева [Электронный ресурс] : полнотекстовая библиотека электронных учеб.-метод. ресурсов для учебного процесса всех форм обучения : содержит программы дисциплин, курсы и конспекты лекций,
учебные пособия, задания для лабораторных и практических занятий,
курсового и дипломного проектирования, контролирующие материалы. – Электрон.дан. (более 2,5 тыс. записей). – Красноярск, 2017. –
Режим доступа: http://umkd.pallada.sibsau.ru. – Загл. с экрана.
99
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Коэффициенты прозрачности атмосферы для разной длины
Длина
волны середины
участка, мкм
0,300 0,250 0,350 0,364
0,374
0,424 0,397 0,470 0,774
0,494
0,590
0,704 0,644 0,764 0,967
0,907
1,325 1,050 1,600 0,985
2,300
4,000 3,000 5,000 0,985
Граница участка, мкм
Коэффициент
от до
прозрачности
0,350 0,397 0,675
0,470 0,535 0,854
0,535 0,644 0,920
0,764 1,050 0,984
1,600 3,000 0,985
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]