5. Атмосфера, её физико-химические параметры, циркуляционные процессы. Классификация климатов.

Атмосфера — это газовая оболочка, не имеющая четко выраженной верхней границы и существующая благодаря гравитационному притяжению Земли. Состав атмосферного воздуха следующий: азот — 78,1 %, кислород — 21%, аргон — 0,93 % и в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие газы.

Она имеет слоистое строение, которое включает ряд сфер и расположенные между ними паузы. Тропосфера – самый нижний и плотный слой атмосферы, толщиной 16-18 км на экваторе и 8-10 км над полюсами. При удалении от поверхности Земли в тропосфере происходит понижение температуры (t) на 6^о на каждый километр. На высоте 18-20 км плавное понижение t прекращается, здесь она остается почти постоянной –60–70^оС. Этот небольшой слой называется тропопаузой. Состояние тропосферы определяет погоду – здесь происходят интенсивные движения воздуха (конвекция, ветер), содержится 80% всей влаги атмосферы, образуются облака и формируются осадки. Следующий слой – стратосфера – занимает высоту 20-50 км от земной поверхности. На высоте 20-25 км расположен озоновый слой Земли, который и предохраняет живые организмы от коротковолнового (ультрафиолетового) солнечного излучения. За счет поглощения солнечной энергии озоном t воздуха в стратосфере повышается при удалении от Земли на 1-2^оС на каждый километр, и в стратопаузе, на высоте 50-55 км, доходит до 0^оС. В стратосфере почти нет водяного пара, а следовательно и облаков; дуют ураганные ветры. На высоте 55-80 км располагается слой мезосферы. При удалении от Земли t воздуха в нем понижается на 2-3^оС на каждый километр и на высоте 80 км, в мезопаузе достигает –75–90^оС. Далее на высоте 80-1000 км следует термосфера (ионосфера). Здесь встречаются лишь отдельные молекулы, атомы и ионы газов, плотность которых в миллионы раз меньше, чем у поверхности Земли. Здесь возникает северное (полярное) сияние. t чрезвычайно высока – до 1500^оС. На высоте 1000-2000 км расположена экзосфера, откуда частицы ускользают в космическое пространство.

Солнечная радиация - это единственный источник энергии для экзогенных процессов на земной поверхности и в атмосфере. Поверхность 3., нагретая в рез-те поглощения солн. радиации, сама становится источником длинноволнового излу­чения, нагревающего а/сф. Содержащийся в а/сф водяной пар и различные газы задерживают это излучение уходящее от поверхности. Алгебраическая сумма потоков радиационной энергии приходящей к поверхности 3. и уходящей от неё наз-ся радиационным балансом земной поверхности и эта сумма практически всегда равна 0.

Солнечные лучи отдают атмосфере непосредственно от 1/12 до 1/6 части своей энергии. Эта энергия распределя­ется по всей толще атмосферы, поэтому вызываемое ею нагревание воздуха относительно невелико. Солнце в основном нагревает поверхность Земли, от которой тепло передаётся атмосферному воздуху различными путями: за счет конвекции, т.е. вертикального перемещения нагревающегося у земной поверхности воздуха; путем лучеиспускания; за счет теплопро­водности, т.е. передачи тепла земной поверхности частицами соприкасающегося с ней атмосферой воздуха. Именно так земная атмосфера получает большую часть тепла.

Распределение солнечной радиации по земной поверхности зависит от географической широты места. От полюсов к экватору радиация увеличивается. От широты места зависит и продолжительность дня в разные времена года, что так же определяет величину радиации, поступающей наземную поверхность.

Перемещение воздуха над поверхностью Земли в горизонтальном направлении называется ветром. Ветер всегда дует из области высокого давления в область низкого давления и чем больше разность давления между соседними участ­ками земной поверхности, тем ветер сильней. Поверхность суши и воды нагревается по-разному. Если водоем сравни­тельно большой, в тихий жаркий летний день можно почувствовать легкий ветерок, дующий с воды, над которой более холодный воздух создает более высокое давление. Такой легкий ветерок называют дневным бризом. Ночной бриз, наобо­рот, дует с суши, так как вода охлаждается медленнее, и воздух над ней теплее.

Если бриз меняет направление два раза в сутки - днем и ночью, то другой ветер - муссон - меняет свое направление два раза в год. Зимой муссон дует с суши на море, летом - с моря на сушу. Летом суша быстро прогревается, и давление воздуха над ее поверхностью падает. В это время более прохладный морской воздух начинает перемещаться на сушу. Зи­мой — все наоборот. Действие муссонов сильно проявляется в восточных частях материков, где с ними соседствуют ог­ромные пространства океанов.

Постоянные ветры Земли - пассаты и западные ветры - зависят от положения поясов атмосферного давления. Так как в экваториальном поясе преобладает низкое давление, а близ 30° с. ш. и ю. ш. - высокое, то у поверхности Земли в те­чение всего года ветры дуют от тридцатых широт к экватору. Это пассаты. Под влиянием вращения Земли вокруг оси пас­саты отклоняются: в Северном полушарии вправо, на запад, и дуют с северо-востока на юго-запад, а в Южном - влево и направлены с юго-востока на северо-запад.

Циркуляция атмосферы - важный фактор формирования климата. Она проявляется в переносе различных типов воздушных масс. Всю систему воздушных течений над Земным шаром называют общей циркуляцией атмосферы.

Формирование различных типов климата происходит под влиянием многих факторов. Все их разнообразие можно свести к трем группам:

1) количество солнечного тепла, поступающего на земную поверхность (географическая широта);

2) циркуляция атмосферы;

3) характер земной поверхности (подстилающая поверхность, рельеф).

В зависимости от температурных условий, преобладающих воздушных масс и ветров земная поверхность делится на климатические пояса.

К основным климатическим поясам относятся: экваториальный, тропический, умеренный, арктический, антаркти­ческий. Между ними есть переходные: субэкваториальный, субтропический, субарктический, субантарктический. В пе­реходных поясах воздушные массы меняются по сезонам. Они поступают сюда из соседних поясов. Поэтому климат субэ­кваториальных поясов летом сходен с климатом экваториального пояса, а зимой с климатом тропического. Климат суб­тропических поясов летом сходен с климатом тропического, а зимой - с климатом умеренного пояса. Это связано с сезонным перемещением над Земным шаром поясов атмосферного давления, смещающихся вслед за Солнцем: летом - к северу, зимой - к югу.

Климатические пояса подразделяются на области. Так, например, тропический пояс Африки подразделяется на области тропического сухого и тропического влажного климата, а в Евразии субтропической пояс подразделяется на об­ласти средиземноморского, континентального и муссонного климата.

В горных областях формируется высотная климатическая поясность вследствие того, что с высотой температура воздуха понижается.

1) Экваториальный тип климата (Экваториальные области Африки, Южной Америки и Океании) Экватори­альный климатический пояс. Осадки: 2000 мм в теч. года. В области пониженного атмосф.давления формируются теплые и влажные экваториальные воздушные массы. Сред. t°С: янв.+26, июль+26.

2) Тропический муссонный (Экваториальные области Африки, Южной Америки и Океании) - Субэкваториаль­ный климат.пояс. Осадки: 2000 мм преимущественно во время летнего муссона. Циркуляция а/сф: муссоны. Сред. t°С : янв.+20, июль+30.

3) Тропический сухой (Южная и Юго-Восточная Азия, Экваториальная Африка, Северная Австралия) - Тропиче­ский климат.пояс. Осадки: 200 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: пассаты. Сред. t°С: янв.+ 12, июль+35.

4) Средиземноморский (Северная Африка, Центральная Австралия, Калифорния. Средиземноморье, южный бе­рег Крыма, Южная Африка, Юго-Западная Австралия, Западная Калифорния) - Субтропический климат.пояс. Осадки: 500 мм преимущественно зимой. Циркуляция а/сф: летом - антициклоны при высоком атмосф.давлении; зимой - циклониче­ская деятельность. Сред. t°С: янв.+7, июль+22.

5) Субтропический сухой (внутренние части материков) - Субтропический климат.пояс. Осадки: 120 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: сухие континентальные воздушные массы. Сред. t°С: янв.0; июль+40.

6) Умеренный морской (Западные части Евразии и Северной Америки) - Умеренный климат.пояс. Осадки: 1000 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: западные ветры. Сред. t°С: янв.+2, июль+17.

7) Умеренный континентальный (Внутренние части материков) - Умеренный климат.пояс. Осадки: 400 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: западные ветры. Сред. t°С: янв.-15, июль +20.

8) Умеренный муссонный (Восточная окраина Евразии) - Умеренный климат.пояс. Осадки:560 мм преимущест­венно во время летнего муссона. Циркуляция а/сф: муссоны. Сред. t°С: янв.-20, июль+23.

9) Субарктический (Северные окраины Евразии и Северной Америки) - Субарктический климат.пояс. Осадки: 200 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: преобладают циклоны. Сред. t°С: янв.-25, июль +8.

10) Арктический (антарктический) (Акватория Северного Ледовитого океана и материк Антарктида) - Арктиче­ский (антарктический) климат.пояс. Осадки: 100 мм в теч.года. Циркуляция а/сф: преобладают антициклоны. Сред. t°С: янв.-40, июль 0.

По условиям увлажнения осадками различают 6 главных групп климатов: очень влажные (экстрагумидные); влаж­ные (гумидные); полувлажные (семигумидные); полусухие (семиаридные); сухие (аридные); очень сухие (экстрааридные). Критерием такого разделения служит отношение кол-ва осадков к испаряемости, получившее название коэффициента ув­лажнения.