Предмет климатологии и характеризующие его понятия

ТЕМА. Предмет климатологии и характеризующие его понятия

СОДЕРЖАНИЕ

Тема 1. Понятие «климат»

Тема 2. Климатология - наука о климате

Тема 3. Основные климатообразугощие процессы

Тема 4. Воздух и атмосфера

Тема 5. Влажность воздуха

Тема 6. Атмосферное давление

Тема 7. Адиабатические процессы в атмосфере

Тема 8. Тропосфера

Тема 9. Распределения тепла в глубь почвы

Тема 10. Заморозки

Тема 11. Континентальность климата

Тема 12. Классификация облаков

Тема 13. Наземные гидрометеоры

Тема 14. Снеговая линия

Тема 15. Барические системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 1. Понятие «климат»

Климатом называют типичный многолетний, режим погоды, свойственный той или иной местности и проявляющийся в определенных метеорологических показателях. Многолетний режим погоды рассматривается как:

1. совокупность всех погодных условий данной местности за несколько десятков лет;
2. типичная годовая смена погод и возможные отклонения от ее нормы в отдельные годы;
3. редкие аномальные условия погоды, характерные для каждой климатической зоны (похолодание, засухи, дождливые периоды, ветры и пр.).

Компоненты климатической системы, включающей атмосферу, океан, запасы снега и льда, поверхность суши, растительность и животных, непрерывно взаимодействуют и обмениваются между собой энергией и веществом.

Климат той или иной местности, то есть климат в узком смысле этого слова, — это многолетний режим погоды, обусловленный закономерной последовательностью атмосферных процессов, формирующихся в результате солнечной радиации, атмосферной циркуляции и географическими условиями подстилающей поверхности.

 

Тема 2. Климатология - наука о климате

Климатология это наука, изучающая факторы климатообразования, формирования климата и климатического режима различных стран, классификацию климатов Земли, антропогенные влияния на климат и прогнозы климата на будущее.

Основные климатообразующие факторы солнечная радиация, циркуляция атмосферы, подстилающая поверхность, а в последнее столетие — хозяйственная деятельность человека.

На климат сильное влияние оказывает рельеф местности. Горные хребты являются препятствием на пути движущихся воздушных масс и ветров и влияют на климат прилегающих районов.

Тема 3. Основные климатообразугощие процессы

Существуют три основных цикла атмосферных процессов, участвующих в формировании погоды и определяющих климат. Это так называемые климатообразующие процессы – теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция.

Теплооборот — природный процесс, создающий тепловой режим атмосферы.

Слагается из притока к Земле электромагнитной солнечной радиации, лучистая энергия которой при поглощении радиации в атмосфере и на земной поверхности переходит в теплоту;

• из обмена теплотой между атмосферой и земной поверхностью путем длинноволнового излучения;
• теплопроводности и фазовых преобразований воды (затраты на испарение воды и освобождение скрытой теплоты испарения при конденсации в атмосфере);
• из перераспределения теплоты на земле путем переноса её воздушными океаническими течениями;
• из отдачи как отраженной и рассеянной солнечной радиации, так и собственного длинноволнового излучения Земли и атмосферы в космическое пространство.

 

Влагооборот – непрерывный процесс перемещения воды под действием солнечной радиации и силы тяжести. Благодаря влагообороту в атмосфере возникают облака и выпадают осадки. Выделяют малый, большой и внутриматериковый влагооборот. Малый влагооборот наблюдается над океаном, здесь взаимодействуют атмосфера, гидросфера, в процессе участвует живое вещество. Благодаря испарению в атмосферу поступает водяной пар, образуются облака и осадки выпадают на океан.

 

Основные звенья влагооборота в атмосфере: испарение, образование облаков, выпадение осадков.

 

Атмосферная циркуляция— совокупность воздушных течений над земной поверхностью.

 Тема 4. Воздух и атмосфера

Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, в которой находятся во взвешенном состоянии жидкие и твердые частички. Общая масса последних незначительна в сравнении со всей массой атмосферы.

Атмосферный воздух у земной поверхности, как правило, является влажным. Это значит, что в его состав, вместе с другими газами, входит водяной пар, т.е. вода в газообразном состоянии. Содержание водяного пара в воздухе меняется в значительных пределах, в отличие от других составных частей воздуха: у земной поверхности оно колеблется между сотыми долями процента и несколькими процентами. Это объясняется тем, что при существующих в атмосфере условиях водяной пар может переходить в жидкое и твердое состояние и, наоборот, может поступать в атмосферу заново вследствие испарения с земной поверхности.

Воздух как и всякое тело всегда имеет температуру отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы непрерывно меняется с изменением времени. Кроме того в разных местах земли в одно и тоже время она так же различна.

 

Тема 5. Влажность воздуха

Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом величин. Вода, испарившаяся с поверхности материков и океанов при их нагревании, попадает в атмосферу и сосредотачивается в нижних слоях тропосферы. Температура, при которой воздух достигает насыщения влагой при данном содержании водяного пара и неизменном давлении, называется точкой росы.

Влажность характеризуется следующими показателями:

1. Абсолютная влажность - Чем выше температура воздуха, тем больше абсолютная влажность, так как больше воды при нагревании переходит из жидкого состояния в парообразное. Днем абсолютная влажность больше, чем ночью.
2. Относительная влажность. Это отношение количества влаги, находящейся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при той же температуре.

 

 

Тема 6. Атмосферное давление

Атмосферное давление – это давление атмосферного воздуха на предметы, которые в нем находятся, и на поверхность Земли. Атмосферный воздух Земли находится в постоянном движении.

Перемещение воздуха мы ощущаем в виде ветра, который от экватора переносит тепло к полюсам и влагу от моря к суше, где она выпадает в виде дождя.

 

Тема 7. Адиабатические процессы в атмосфере

Адиабатическим процессом называется термодинамический процесс, при котором изменение температуры в некотором объеме воздуха происходит без теплообмена с окружающей средой. При адиабатических процессах расширение воздуха сопровождается его охлаждением, а сжатие – нагреванием. В атмосфере адиабатические процессы наблюдаются при вертикальных движениях воздуха. Различают сухоадиабатические процессы (происходят в сухом или влажном, но ненасыщенном воздухе) и влажноадиабатические процессы (во влажном, насыщенном воздухе).

 

Тема 8. Тропосфера

Тропосфера- самая нижняя часть атмосферы земли ,которая составляет около 75 % массы атмосферы и 99 % ее водного пара и аэрозолей. В этом слое атмосферы температура понижается с высотой. Название «тропосфера» происходит от греческого «trоpos», что означает поворот, изменение, сфера. Большинство явлений, происходящих в тропосфере, оказывают огромное влияние на ежедневную погоду на Земле.

В умеренных широтах средняя глубина тропосферы составляет 17 км, в тропических районах - до 20 км, а около полюсов - 7-10 км. Нижняя часть тропосферы является планетарным пограничным слоем глубиной от нескольких сот метров до 2 км, на который очень влияют воздушные потоки Земли, а также очертания ее суши и время суток. В тропосфере при подъёме через каждые 100 м температура уменьшается, в среднем, на 0,65 градуса.

Тема 9. Распределения тепла в глубь почвы

Распределение температуры почвы с глубиной зависит от времени суток и года. Различают два типа вертикального распределения температуры почвы:

1. тип инсоляции;
2. тип излучения.

При типе инсоляции температура с глубиной понижается, а при типе излучения – повышается. Тип инсоляции характерен для тех промежутков времени, когда радиационный баланс положительный, а тип излучения характерен для промежутков времени, когда радиационный баланс отрицательный.

 

Тема 10. Заморозки

Заморозком называют понижение температуры воздуха или де­ятельной поверхности до 0°С и ниже на фоне положительных средних температур воздуха. Заморозки наблюдаются во всех рай­онах России. Характеристики заморозков необходимы для уста­новления сроков сева, посадки рассады и уборки сельскохозяй­ственных культур, для обоснования размещения теплолюбивых растений и их селекции, а также для разработки мер защиты рас­тений от этого явления.

Заморозки особенно опасны, когда совпадают с вегетационным периодом сельскохозяйственных культур, то есть поздние весен­ние и ранние осенние заморозки.

По характеру погодных условий различают три типа заморозков: адвективные, возникающие от вторжения холодного воздуха. Такие заморозки охватывают большие территории, могут длиться несколько суток подряд и мало зависят от местных условий. Раз­личие между температурами почвы и приземного слоя воздуха на высоте 2 м незначительно;

 

Тема 11. Континентальность климата

 

  Совокупность свойств климата, определяемых влиянием больших площадей суши на атмосферу . Основные различия в климате материков и океанов обусловленыособенностями накопления ими тепла. Поверхности материков быстро и сильно нагреваются днём и летом иохлаждаются ночью и зимой. Над океанами этот процесс замедлен, поскольку водные массы в тёплое времясуток и года накапливают в глубоких слоях большое количество тепла, которое постепенно возвращают ватмосферу в холодное время. Поэтому температура воздуха и др. характеристики климата меняются (от дня кночи и от лета к зиме) над материками сильнее, чем над океанами . Перемещение воздушных масс приводит к распространению влияния океанов на климатприлегающих частей материков и к обратному воздействию материков на климат океанов. 

 

Тема 12. Классификация облаков

Облака возникают в результате конденсации водяного пара в атмосфере. Они образуются либо вследствие общего увеличения влагосодержания в атмосфере, либо под влиянием понижения температуры воздуха. А в реальных условиях оба эти фактора играют роль. Понижение температуры может происходить в результате адиабатического охлаждения, излучения и турбулентного перемешивания.

По структуре облаков и связанных с ними осадков можно судить о состоянии атмосферы на данный момент и (что более важно) о ее ближайших изменениях. Кстати, до начала систематического аэрологического зондирования облака являлись важным элементом так называемой косвенной аэрологии, так как по облакам судили о процессах в нижней половине тропосферы.

Облака классифицируются по нескольким признакам:

• по фазовому состоянию облачных элементов;
• по форме и высоте расположения;
• по происхождению.

 

По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на классы:

 

• водяные (капельные);
• смешанные;
• ледяные (кристаллические).

Водяные (капельные) облака состоят только из капель. Они могут существовать как при положительных, так и при отрицательных (до -10°С и ниже) температурах. Такими являются высоко-кучевые, слоистые, кучевые.

Смешанные облака состоят из смеси переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температуре от -10 до -40°С. Образуются в результате возникновения кристаллов в водяном облаке, либо в результате попадания кристаллов в водяное облако извне. Смешанные облака дают осадки. Это высоко-слоистые, слоисто-дождевые, кучево-дождевые; при низких температурах иногда также высоко-кучевые, слоистые, слоисто-кучевые.

Ледяные (кристаллические) облака состоят только из ледяных кристаллов. Они могут существовать только при температуре ниже -40°С. Это все облака верхнего яруса: перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые, а также вершины кучево-дождевых облаков.

Тема 13. Наземные гидрометеоры

Это осадки в виде капелек, кристаллов или аморфных на вид атмосферных отложений льда, возникающие на земной поверхности и на поверхности наземных предметов путем конденсации или кристаллизации на них водяного пара. Это роса, жидкий налет, иней, твердый налет, изморось. Сюда же относят гололед.

Наиболее распространенным видом наземных гидрометеоров является роса . Росой называются мельчайшие капли воды, образовавшиеся в процессе конденсации на земной поверхности, особенно на траве, а так же на горизонтальных поверхностях предметов, вечером и ночью в теплое время года. Роса возникает на самой поверхности предметов при отсутствии тумана в нижних слоях воздуха .

 

Тема 14. Снеговая линия

 

Снегова́я ли́ния — уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением.

Снеговая линия формируется под воздействием климатических особенностей данной территории, прежде всего соотношения тепла и влаги, а также макро- и мезорельефа. Она представляет собой отражение нижнего уровня хионосферы в реальных условиях рельефа земной поверхности. Снеговая линия снижается в холодных и влажных районах и поднимается в тёплых и засушливых. В Антарктике она опускается до уровня моря, а в Арктике расположена на несколько сотен метров выше уровня моря. Наибольшей высоты снеговая линия достигает в сухих тропических и субтропических районах (на Тибетском нагорье и Южноамериканских Андах до 6,5 км), снижаясь на экваторе до 4,4 км.