Подстилающая поверхность как климатообразующий фактор.

Подстилающая поверхность (особенности распределения суши и океана, рельеф суши, структуру деятельного слоя суши и океана) относится к числу внутренних климатообразующих факторов. Подстилающая поверхность оказывает большое влияние на все составляющие радиационного и теплового баланса (альбедо, эффективное излучение, затраты тепла на испарение, турбулентный теплообмен и др.) Не менее велика её роль и в общей циркуляции атмосферы, прежде всего в формировании и трансформации воздушных масс. Наиболее существенное и различное влияние оказывают на климат два основных вида подстилающей поверхности земного шара – вода и суша. Под воздействием водной поверхности и суши во всех зонах земного шара создаются два различных типа климата: морской (океанический) и континентальный (материковый). Вместе с тем как водная поверхность, так и поверхность суши сами по себе не однородны. Океанические течения, разнообразие форм рельефа, почв, наличие или отсутствие растительности, снежного и ледяного покровов – все это оказывает влияние на климат.

Физические свойства океанических и материковых деятельных поверхностей.

Суша и вода оказывают на климат различное влияние. Основная причина - неодинаковое нагревание и охлаждение. Особенности термического режима, циркуляции воздуха и увлажнения на континентах и океанах определяются их физическими свойствами - теплопроводностью, теплоемкостью. Теплопроводность (количество тепла, проходящее через единицу поверхности в единицу времени). На суше – молекулярная теплопроводность, тепло медленно распространяется в глубокие слои. В воде – турбулентная теплопроводность, в глубокие слои, перемешивание, в результате – нагрев и охлаждение происходит медленнее в десятки раз, по сравнению с сушей. Теплоемкость (количество тепла, необходимое для нагревания 1 см3 на 1ºС). Для повышения температуры почвы на 1ºС требуется в 2-3 раза меньше тепла, чем для воды. И наоборот, для охлаждения на 1ºС вода должна потерять тепла в 2-3 раза больше, чем почва. Различия в теплоемкости воды и суши, особенно в способах передачи тепла (путем турбулентного перемешивания в воде и молекулярной теплопроводности в почве), являются причинами того, что на морях и океанах, на островах и в прибрежных местностях создается особый тип климата, называемый морским или океаническим, который существенно отличается от климата континентального. Степень континентальности климата определяется главным образом значениями суточных и годовых амплитуд температуры воздуха, значениями влажности и облачности, количеством осадков. Основными и наиболее общими чертами морского климата являются: - малая по сравнению с континентальным климатом суточная и годовая амплитуда температуры воздуха, а также запаздывание наступления экстремальных температур в годовом ходе; - повышенная влажность воздуха; - значительная облачность; -увеличенное количество осадков. Наличие океанов и континентов, имеющих разные тепловые свойства, приводит к существенным изменениям климата вдоль одной и той же широтной зоны, чего не было бы в условиях однородной подстилающей поверхности. Как видим, значения средних сезонных, средних годовых, максимальных и минимальных температур резко отличаются, а годовая амплитуда на островах почти в 7 раз меньше, чем в континентальной части. Необходимо также отметить запаздывание максимума и минимума в годовом ходе в морском климате (обычно на 1-2 месяца). Для океанического климата характерны сглаженные колебания температуры с запаздыванием экстремумов как в суточном, так и годовом ходе (на один-два месяца). В соответствии с этим весна в океаническом климате оказывается холоднее осени, что является дополнительным его признаком. Относительная влажность в условиях морского климата обычно выше, чем в условиях континентального, особенно летом, зимой разница меньше. Годовая амплитуда относительной влажности воздуха в морском климате меньше, чем в континентальном (в Великобритании годовая амплитуда 11%, в Средней Азии 41%). Океанические районы отличаются от континентальных большей облачностью (особенно летом), большим числом пасмурных дней и дней с туманами. Осадков в условиях морского климата выпадает, как правило, больше, чем в условиях континентального климата. На суше скорость ветра меньше, чем над водной поверхностью, так как водная поверхность отличается меньшей шероховатостью по сравнению с поверхностью суши, воздушные массы испытывают большее трение о земную поверхность. В центральных частях океана скорость ветра в 2-3 выше, чем на суше. Суточный ход скорости ветра на суше (при отсутствии снежного покрова) выражен сильнее, чем над морем. Объясняется это тем, что в теплое время года в околополуденные часы вследствие сильного прогревания почвы создается значительное турбулентное перемешивание воздуха по вертикали, приводящее к обмену скоростями ветра: повышенные скорости передаются от верхних слоев нижним, а пониженные, наоборот к верхним. В вечернее время вследствие охлаждения почвы турбулентность затухает, и скорость ветра у земли снижается. На море суточный ход температуры воздуха ровный, следовательно, турбулентное перемешивание ослаблено, это является причиной менее выраженного суточного хода над морем. На границе воды и суши возникают бризы, которые оказывают влияние на климат побережий. Бризы – это ветры на берегах океанов, морей и озер, меняющие свое направление два раза в сутки. Днем морской бриз дует в направлении на берег, ночью - с берега на море. Скорость ветра при бризах 3-5 м/с, отчетливо выражены при антициклонической погоде (циклоны маскируют бризы). Бризы связаны с суточным ходом температуры поверхности суши. Днем суша нагрета и температура её выше, чем температура моря. Поэтому изобарические поверхности над сушей несколько приподнимаются по сравнению с морем. Возникает горизонтальный барический градиент на высоте, направленный в сторону моря. Отток на высоте приводит к понижению давления у земли над сушей и к росту давления над морем. Поэтому внизу устанавливается обратный градиент – с моря на сушу. Это и есть дневной бриз. Ночью, соответственно, наоборот. Морской бриз днем в береговой полосе понижает температуру воздуха и повышает влажность. Береговая полоса, захватываемая бризом, имеет ширину до 20-40 км, а иногда и более. Высота бризов в средних широтах несколько сот метров, в тропиках – до 1-2 км.