Климат Земли
МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ДЕПАРТАМЕНТ
НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ»
Доклад
ТЕМА:
Климат Земли
Выполнил: студент группы Бух-11
Шумилова И.А.
Проверил: д.х.н., профессор
Замащиков В.В.
Зерноград
2011 г.
1. Что такое климат?
КЛИ́МАТ
- статистический многолетний режим погоды, одна из основных географических
характеристик той или иной местности. Под многолетним режимом понимается
совокупность всех условий погоды в данной местности за период, по крайней мере,
в несколько десятков лет; типичная годовая смена этих условий и возможные
отклонения от нее в отдельные годы; сочетания условий погоды, характерные для
различных ее аномалий. Термин «климат» был введен в научный оборот 2200 лет
назад древнегреческим астрономом Гиппархом и означает по-гречески «наклон»
(«klimatos»). Ученый имел в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам,
различие которого от экватора к полюсу уже тогда считалось главной причиной
различий погоды в низких и высоких широтах. Позднее климатом назвали среднее
состояние атмосферы в определенном районе Земли, которое характеризуется чертами,
практически неизменными на протяжении одного поколения, то есть порядка 30-40
лет. К таким чертам относятся амплитуда колебания температур, атмосферное
давление, атмосферная циркуляция. С развитием наблюдений за погодой с помощью
метеорологических зондов и спутников понятие климата было распространено на
высокие слои атмосферы.
Описания климата различных местностей включались
в географическое описание со времен Древней Греции. Бесценным источником
являются летописи, в которых хронисты, как правило, отмечали природные явления.
Современная система метеорологических наблюдений начала складываться с 18 в., а
повсеместно распространилась лишь к началу 20 в. Для выявления особенностей
климата, как типичных, так и редко наблюдаемых, необходимы многолетние ряды
метеорологических наблюдений. В умеренных широтах используются 25-50-летние
ряды; в тропиках их длительность может быть меньше; иногда (например, для
Антарктиды, высоких слоев атмосферы) приходится ограничиваться менее
продолжительными наблюдениями, учитывая, что последующий опыт может внести
уточнения в предварительные представления. При изучении климата океанов, помимо
наблюдений на островах, используют сведения, полученные в разное время на судах
в том или ином участке акватории, и регулярные наблюдения на кораблях погоды.
Повсеместно используются данные спутникового наблюдения. Представления о
климате прошлого получают из данных археологических и геологических
исследований. Достоверные результаты дает метод дендрохронологии. Ценнейшие
результаты получены при исследовании кернов антарктических льдов, полученных
российскими учеными при глубоком бурении в 1990-2000-х гг.
Из всех планет Солнечной системы только Земля
обладает уникальной атмосферой и гидросферой, благоприятной для развития на
земной поверхности высших форм жизни. Определяется это удачными стеченьями
многих обстоятельств: и тем, что Солнце "спокойная" звезда, и тем,
что Земля расположена на оптимальном от него расстоянии, и тем, что у нее
имеется массивный спутник - Луна, и химическим составом первичной Земли и
многими другими причинами.
Наука о климате - климатология изучает 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.
Главными факторами, ответственными за
возникновение комфортных климатических условий на Земле, являются величина
солнечной радиации, давление и теплоемкость земной атмосферы, определяемая
составом и влажностью воздуха. Наклон же оси собственного вращения планеты (по
отношению к эклиптике) предопределяет смену времен года, зональность и
контрастность климата.
2. Климатические характеристики
Многолетние средние значения метеорологических
элементов (годовые, сезонные, месячные, суточные и т.д.), их суммы,
повторяемости и прочие носят название климатических норм; соответствующие
величины для отдельных дней, месяцев, лет и прочее рассматриваются как
отклонение от этих норм.
Различают макроклимат и микроклимат:
Макроклимат (греч makros - большой) - климат
крупнейших территорий, это климат Земли в целом, климатических поясов, а также
крупных регионов суши и акваторий океанов или морей. В макроклимате
определяется уровень солнечной радиации и закономерности атмосферной циркуляции;
Микроклимат (греч. mikros - маленький) - часть
местного климата. Микроклимат в основном зависит от рельефа, лесных насаждений,
различий в увлажнении почвогрунтов, весенне-осенних заморозков, сроков таяния
снега и льда на водоемах. Учет микроклимата имеет существенное значение для
размещения сельскохозяйственных культур, для строительства городов, прокладки
дорог, для любой хозяйственной деятельности человека, а также для его здоровья.
. Климатообразующие факторы
Чтобы раскрыть условия формирования климата,
необходимо определить его причины. Их называют климатообразующими факторами.
Основные климатообразующие факторы приведены на схеме.
На Земле при условии однородной, достаточно
влажной поверхности различия в климате любых участков Земли зависели бы от
радиационного баланса и циркуляции атмосферы. В этом случае климатические пояса
располагались бы строго зонально и границы их совпадали бы с параллелями. На
самом деле климатические пояса выражены не столь идеально. Это объясняется тем,
что климат различных участков Земли формируется под влиянием всех
климатообразующих факторов.
Солнечная радиация - источник энергии всех
процессов, происходящих в атмосфере. За счет солнечной радиации происходит
передача тепла Солнцем через космическое пространство. Шарообразная форма Земли
определяет различия климата в зависимости от географической широты, а наклонное
положение оси вращения Земли - сезонность климата. Циркуляция воздушных масс в
атмосфере влияет на режим осадков и географию их распределения на земном шаре,
температуру воздуха.
Для характеристики климата очень важно знать,
как в данном месте распределяется суша и море. Удаленность от берегов океана в
глубь материков отражается на режиме температуры, влажности, определяет степень
континентальности данного климата. Теплые течения в морях и океанах
способствуют повышению температуры в прибрежных районах суши и увеличению
осадков. Холодные течения, наоборот, понижают температуру на окраинах материков
и препятствуют выпадению осадков. Климат восточных и западных побережий Южной
Америки, Австралии и Африки, находящихся в пределах одного тропического
климата, различен. Это объясняется именно наличием там океанических течений.
При обращении Земли вокруг Солнца угол между
полярной осью и перпендикуляром к плоскости орбиты остается постоянным и
составляет 23̊ 30̍. Этим движением объясняется изменение угла падения
солнечных лучей на земную поверхность в полдень на определенной широте в
течение года. Чем больше угол падения солнечных лучей на Землю в данном месте,
тем эффективнее Солнце нагревает поверхность. Только между Северным и Южным
тропиками (от 23̊ 30̍ с.ш. до 23̊ 30̍ ю.ш.) солнечные лучи
в определенное время года падают на Землю вертикально, и здесь Солнце в полдень
всегда высоко поднимается над горизонтом. Поэтому в тропиках обычно тепло в
любое время года. В более высоких широтах, где Солнце стоит ниже над
горизонтом, прогревание земной поверхности меньше. Там наблюдаются значительные
сезонные изменения температуры (чего не бывает в тропиках), а зимой угол
падения солнечных лучей сравнительно невелик и дни существенно короче. На
экваторе день и ночь всегда имеют равную продолжительность, тогда как на
полюсах день продолжается всю летнюю половину года, а зимой Солнце никогда не
восходит над горизонтом. Длительность полярного дня лишь отчасти компенсирует
низкое стояние Солнца над горизонтом, и в результате лето здесь прохладное. В
темные зимы полярные районы быстро теряют тепло и сильно выхолаживаются.
Величина инсоляции (приходящей солнечной радиации) меняется во времени и от
места к месту в соответствии с изменением угла, под которым солнечные лучи
падают на поверхность Земли: чем выше Солнце над головой, тем она больше.
Изменения этого угла определяются в основном обращением Земли вокруг Солнца и
ее вращением вокруг своей оси.
Велико воздействие на климат и рельефа. Так, в
горах на разной высоте местности над уровнем моря климатические условия
различаются; на климат влияет направление горных хребтов, служащих препятствием
для ветра и вторжения воздушных масс. Равнины, наоборот, позволяют
континентальным или океаническим воздушным массам беспрепятственно проникать в
соседние районы.
Климат в большой степени зависит от характера
подстилающей поверхности, под которой понимают компоненты земной поверхности,
взаимодействующие с атмосферой. Лес, например, уменьшает суточную амплитуду
температур почвы и, значит, окружающего воздуха. Снег уменьшает потери тепла
почвой, но он отражает значительное количество солнечных лучей, и Земля поэтому
нагревается слабо.
С развитием на Земле человеческого общества
появился новый фактор, влияющий на климат планеты. В городах температура
воздуха выше, чем в окрестностях. Запыленность воздуха способствует образованию
туманов, облаков, что ведет к сокращению продолжительности солнечного сияния и
выпадению осадков. Хозяйственная деятельность человека порой имеет необратимое
пагубное влияние на климат. Например, загрязнение атмосферы двуокисью серы и
окислами азота породило такое явление, как кислотные дожди, отравляющие почву и
водоемы, губящие леса. Эти загрязнения переносятся на большие расстояния
воздушными массами и вместе с осадками выпадают далеко от источников
загрязнения. Только в США и Западной Европе ими уничтожено уже более 30 млн.
га, являющихся «легкими» планеты. Кислотные дожди выпадают и на территории
России.
Другой опасностью является разрушение озонового
слоя, особенно над Антарктидой. Этот слой защищает нашу Землю от избытка
ультрафиолетового излучения. Причина разрушения озонового слоя - производство и
использование фреона в холодильных установках, в аэрозолях.
. Исторический обзор
Исследования осадочных отложений, ископаемых
остатков флоры и фауны, радиоактивности горных пород и др. показывают, что
климат Земли в различные эпохи существенно менялся. В течение последних сотен
миллионов лет (до антропогена) Земля, по-видимому, была более теплой, чем в
настоящее время: температура в тропиках была близка к современной, а в
умеренных и высоких широтах гораздо выше современной. В начале палеогена (около
70 млн. лет назад) температурные контрасты между экваториальными и приполярными
областями начали возрастать, однако до начала антропогена они были меньше ныне
существующих. В антропогене температура в высоких широтах резко снизилась и
возникли полярные оледенения. Последнее сокращение ледников в Северном
полушарии закончилось, по-видимому, около 10 тыс. лет назад, после чего
постоянный ледовый покров остался главным образом в Северном Ледовитом океане,
в Гренландии и на др. арктических островах, а в Южном полушарии - в Антарктиде.
Для климата Европы нескольких последних
тысячелетий (по другим континентам нет достаточного количества данных, но можно
предположить, что тенденции совпадают с европейскими) характерны ритмичные
колебания в сравнительно узких пределах. Сухие и теплые периоды несколько раз
сменялись более влажными и прохладными. Примерно за 500 лет до н. э. осадки
заметно увеличились, и климат стал более прохладным. В начале н. э. он был
сходен с современным. В 12-13 вв. климат был более мягким и сухим, чем в начале
н. э., но в 15-16 вв. опять произошло значительное похолодание и увеличилась
ледовитость морей. С 17 до середины 19 вв. климат оставался холодным и влажным,
ледники наступали. Со 2-й половины 19 в. началось новое потепление, особенно
сильное в Арктике, но охватившее почти весь земной шар. Колебания климата
происходят и с меньшими амплитудами - например, 1950-е гг. были теплее, чем
предыдущее десятилетие.
. Типы климатов Земли
Климатические условия на Земле очень
разнообразны из-за сочетания различных климатообразующих факторов. Существует
несколько научных классификаций типов климатов Земли. Согласно классификации,
предложенной профессором МГУ Б.П. Алисовым, выделяется семь основных
климатических поясов - экваториальный, два тропических, два умеренных и два
полярных. В этих поясах климат образуется под воздействием воздушных масс
одного типа. Между основными поясами располагаются шесть переходных поясов,
характеризующихся сезонной сменой преобладающих воздушных масс. Например, в субтропических
поясах летом господствует тропический воздух, а зимой - воздух умеренных широт.
Границы поясов определяют по среднему положению атмосферных фронтов между
основными типами воздушных масс, а в каждом из широтных поясов различают четыре
подтипа климата: материковый, океанический, климат западных берегов и климат
восточных берегов. Материковый климат складывается под влиянием воздушных масс,
образовавшихся на суше, а океанический создают воздушные массы,
сформировавшиеся над океаном.
Тропический климатический пояс протянулся двумя
широкими полосами вдоль Северного и Южного тропиков Земли. В его пределах
выделяют области с материковым и океаническим климатом. В районах с материковым
тропическим климатом жаркое (до + 40 °С) лето и прохладная зима (+15 °С),
облачность невелика и осадков выпадает мало (менее 250 мм). Это районы
тропических пустынь, таких как Сахара, Аравийская пустыня, пустыни Австралии и
др. Океанический тропический климат похож на экваториальный, но отличается от
него перепадами температур по сезонам года. Лето над океанами тёплое (+20...
+27 °С), а зима прохладная (+10... +15 °С). Облачность в этих районах велика,
но осадков выпадает немного, ливни характерны лишь для тропических циклонов.
Умеренный климатический пояс располагается двумя
полосами в Северном и Южном полушариях (от 40-45° с. и ю. широты почти до
полярных кругов). В его пределах ярко выражены области с морским и
континентальным климатом. Весь год в этом поясе господствуют умеренные
воздушные массы и отчетливо проявляются различия по сезонам года. Морской
умеренный климат формируется на окраинах материков. В областях низкого давления
зарождается большое количество циклонов. Лето прохладное (до +20 °С), а зима
тёплая ( от +5 °С), осадков выпадает от 500 до 1000 мм. Континентальный
умеренный климат господствует в центральных районах материков, лето здесь
жаркое (+26 °С), а зима холодная (до -24 °С), средняя норма осадков от 200 до
450 мм.
Арктический и антарктический климатические пояса
- самые холодные районы планеты. Несколько месяцев в году Солнце не
показывается над горизонтом - стоит полярная ночь, а летом устанавливается
полярный день. Весь год здесь находится область повышенного давления,
преобладают восточные ветры. Облаков почти не бывает, и осадков выпадает очень
мало. В Арктике средние температуры от -40 °С зимой до 0 °С летом. В
центральных районах Антарктиды среднегодовые температуры -50... -60 °С, на
побережье теплее -10 °С.
. Климат будущего планеты Земля
климат
земля метеорологический
Судя по прогнозам учёных и метеорологов из
разных стран, можно понять, что будущее человечества выглядит весьма мрачно. В
основном все прогнозы основаны на результатах работы сложных компьютерных
систем моделирования климата Земли. Изучая тенденции изменения климата,
специалисты пришли к выводу, что в ближайшие 50 лет температура на поверхности
Земли в среднем вырастет на 2-3 градуса, в ближайшие 100 лет - на 4-5 градусов.
Оценив эти цифры можно сказать, что такой подъём температуры не так страшен,
как это кажется. Из-за глобального потепления климата на 4 градуса воды
расположенных на экваторе океанов станут теплее на 3 градуса. На поверхности
материков температура станет выше в среднем на 5 градусов, а на полюсах - почти
на 8 градусов. В районах Арктики ожидается полное оттаивание льда. Если
рассматривать средние широты, где расположены районы Северной Канады, Аляски и
России, то можно сказать, что жители этих территорий уже ощущают на себе
задатки глобального потепления ранее холодных территорий. Климат станет не
только теплее, но и влажнее, то есть осадков станет больше. Если взять
показатели смертности в Европе, то учёные прогнозируют, что в Северной Европе
смертность уменьшится из-за смягчения климата, а в Южной Европе она увеличится
в связи с засухой и жарой. Также вероятнее всего потепление принесёт за собой
стихийные пожары, которые загубят огромные территории лесопосадок. Уже сегодня
потепление начало влиять на стиль жизни многих Европейцев, которые толпами
отправляются на Средиземное море в поисках прохлады. В субтропиках же наоборот
ожидается уменьшение количества дождя на 30 процентов. За этим последует
высыхание огромной полосы земли от Средиземноморской Европы и Северной Африки
через Средний Восток до Центральной Азии. Климат станет жарким и сухим, почвы -
не плодородными. Засуха и голод - будущее этих земель. Но это не самое
страшное, что ждёт нас в ближайшие сто лет. Самой главной "бомбой" в
ожидаемом прогнозе является оттаивание "вечной мерзлоты", которое
приведёт к высвобождению торфяников Сибири, которые хранят в себе огромные
запасы метана - одного из самых мощных парниковых газов на планете, который в
21 раз эффективнее, чем углекислый газ задерживает тепло в атмосфере. И что
случится с планетой при выделении хотя бы малого количества этого газа в
атмосферу, страшно подумать...
Список литературы
1.
Гальцов
А.П. Как предсказывают погоду. - М.: Воениздат, 1954.
2.
Ильин
М. Человек и стихия. - М.: Молодая гвардия, 1954.
3.
Мезенцев
В.А. Необыкновенные явления в атмосфере. - М.: Профиздат, 1959.
4.
Рузалин
Г.И. Концепция современного естествознания. - М., 1997.
5.
.Материалы
сайтов: http://rui-tur.ru
http://www.geoglobus.ru://4erish.ru
6.
Хромов
С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. М., 1994.