Понятие о климате.

Климат - 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.

Глобальный и локальный климаты.

Глобальный климат - ансамбль состояний (или режима) метеорологической составляющей системы атмосфера - океан - суша - криосфера, который она проходит за длительное время (в течение нескольких десятилетий). Локальный климат или климат данной местности - совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственный тому или иному месту в зависимости от его географической обстановки. Климат данной местности - многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океана

Предмет и задачи климатологии, история развития

Задачи климатологии: Изучение закономерностей формирования климата, как путем эмпирического, так и физического исследования накопленного материала. Исследование изменения условий формирования, приводящих к изменениям климата и происходящих как естественным путем, так и в результате антропогенной деятельности. Классификация климатов, а также районирование территории для решения практических задач. Характеристика географического распределения климатов (климатография) на основании выявленных закономерностей. Установление закономерностей образования микроклимата и его классификация. Исследование антропогенного влияния на климат. Подготовка характеристик климата, необходимого для долгосрочного прогноза погоды, а также для обеспечения отраслей экономики.

Народнохозяйственное значение климатологии, связь с другими науками.

Климатология имеет большое практическое значение. Все отрасли народного хозяйства в той или иной мере должны учитывать климатические условия. В климатологии выделился ряд отраслей, которые затем получили самостоятельное развитие. Микроклиматология занимается изучением особенностей климата приземного слоя воздуха. Аэроклиматология – изучает климатические условия свободной атмосферы (выше слоя трения). Агроклиматология – изучает климатические условия, имеющие значение в сельском хозяйстве. Она занимается также агроклиматическим описанием и районированием территории для эффективного размещения сельскохозяйственного производства. Лесная климатология – изучает взаимоотношения между климатом и лесом. Влияние климата на растительность, развитие, производительность; изучает влияние леса на климат и т.д. Биоклиматология – изучает вопросы, связанные с влиянием погоды и климата на организм человека. Изучает климатические условия курортов. Широко используются методы комплексной климатологии. Транспортная климатология – для сухопутного, морского, воздушного транспорта. Здесь необходимы данные о повторяемости, частоте, интенсивности опасных явлений. Например, для железнодорожного транспорта – необходимы климатические данные о метелях, снег, туманах, гололеде; для водного – о туманах, штормовых ветрах; для авиации – о повторяемости опасных явлений (туман, гроза, болтанка, обледенение и т.д.). Строительная климатология – при строительстве объектов имеет большое значение радиационный режим, освещение, нагрев стен, ветровая нагрузка; данные, определяющие длительность отопительного сезона, потребность в топливе и т.д. Все виды использования климатических данных позволяют снизить проектную стоимость, сделать более устойчивыми к воздействию вредных метеоусловий.

Климатическая система, взаимосвязь ее составляющих.

К климатической системе обычно относят: атмосферу, гидросферу, литосферу, криосферу (лед, снег, многолетняя мерзлота) и биосферу. Атмосферы - ведущий компонент КС Свойства: масштабность и всепроникновение. Атмосфера находится в любой точке поверхности планеты, тогда как все остальные компоненты проявляются только на части этой поверхности: океан занимает 70.8% поверхности Земли, суша, соответственно 29.2%, ледники – немногим более 3% поверхности, а вместе с морскими льдами и снежным покровом - примерно на 11% поверхности; площадь, занятая биосферой, велика, но она разорвана на ареалы и точных данных о ней нет. Так объем атмосферы, содержащий 99.8% её массы, ограничивается высотой около 60 км и равен 3.82*1012 км3. Масса воздуха в этом объеме составляет 5.2*1018 кг. Всепроникаемость атмосферы обусловлена тем, что газы, составляющие атмосферу, постоянно и непрерывно обмениваются с другими компонентами КС. Вместе с тем атмосфера – самая подвижная и изменчивая составляющая КС. Скорость ветра у земли обычно несколько м/с, в свободной атмосфере может достигать нескольких десятков м/с (30-40 м/с). Ни один другой компонент КС не обладает такой подвижностью. Гидросфера 97.2% - приходится на воды Мирового океана, имеет объем 1.37*109 км3 и массу 1.43*1021 кг. Таким образом, масса гидросферы в 275 раз больше массы атмосферы, а её объем меньше объема атмосферы почти в 279 раз. Вода имеет примерно в 4 раза большую удельную теплоемкость, чем воздух, а теплопроводность воды превышает теплопроводность воздуха примерно в 20 раз. Гидросфера менее подвижная среда по сравнению с атмосферой, средняя скорость океанических течений равна 3.5 см/с. Характеризуется, как и атмосфера, сложными циркуляционными особенностями. Кроме поверхностных океанических течений, в океане образуются вихри, подобные атмосферным барическим образованиям (циклоны-антициклоны), вихреобразные кольцевые структуры («ринги»), имеющие диаметр до 100 км и включающие массу воды, отличающуюся по свойствам от окружающей. Обнаружены также подповерхностные течения и движения вод на больших глубинах. Криосфера, как звено КС, состоит из морских льдов, ледниковых льдов, снежного покрова. В современную эпоху объем льда в криосфере Земли равен около 24*106 км3. По данным ИСЗ, ледники, морские льды и снежный покров занимают в среднем 10-11 % поверхности Земли, т.е. около 59*106 км2. Ледники распределяются по земному шару неравномерно. Общая площадь поверхности, занимаемая ледниками, составляет около 16*106 км2. Основная масса приходится на Антарктиду. Площадь антарктического льда составляет 90% площади всех ледников земной поверхности. На Арктику приходится 8% площади на горные районы континентов – 2%. Большие пространства на земном шаре занимают морские льды. Криосфера, как компонент КС отличается высокой отражательной способностью (альбедо) и низкой теплопроводностью. Свежевыпавший снег отражает до 90% солнечного излучения. Лед в ледниках тоже непрерывно движется, что в прошлом неоднократно способствовало распространению ледниковых покровов на больших участках суши и моря. Однако скорость движения ледникового льда на 2-3 порядка меньше скорости движения воды в океане. Большие пространства занимает также снежный покров. В среднем за год покрывает до 60 млн. км2 поверхности планеты. Наибольшая площадь его наблюдается в северном полушарии в феврале. Литосфера является наиболее консервативным компонентом. Основные физические характеристики её поверхностного слоя, называемого деятельным слоем, меняются сравнительно медленно (это происходит за тысячи, десятки и сотни тысяч лет) под действием таких процессов, как почвообразование, ветровая и водная эрозия почв, опустынивание и т.д. За очень большие промежутки времени, измеряемые десятками и сотнями млн лет, в результате дрейфа континентов лик Земли в корне преображается, и это меняет все компоненты КС. Скорость дрейфа континентов составляет несколько см в год, что на два-три порядка меньше скорости движения льда в ледниках. Некоторые свойства поверхности суши могут меняться достаточно быстро. Например, теплопроводность, отражательная способность существенно изменяются из-за изменения увлажненности почвы, а также при возделывании почв в процессе сельскохозяйственного производства. Свойства биосферы как звена КС определяются в значительной степени растительным миром. Биосфера как компонент КС влияет на климат по-разному – в периоды вегетации растительного покрова, смены растительных сообществ, увеличения или уменьшения объема биомассы – эти явления происходят в самых разных масштабах времени. Звенья КС находятся в очень сложной взаимосвязи и обуславливают друг друга. Существует предположение, что сложность и неоднозначность связей внутри КС, постоянная эволюция её компонентов с различной инерционностью являются причиной многих климатических изменений на планете. Иначе говоря, состояние КС определяется не только внешними воздействиями, но и сложными взаимодействиями между её звеньями. Все эти факторы обуславливают неоднозначность климата.