§ 46. Погода и климат

Состояние тропосферы в данном географическом пункте в данный момент или за ограниченный отрезок времени (сутки, неделя).

• 1. Составные элементы и явления — слагается из взаимосвязанных физических характеристик приземного слоя воздуха: температуры, атмосферного давления, скорости и направления ветра, абсолютной и относительной влажности, степени облачности и характера атмосферных осадков.
• 2. Главное свойство — крайняя динамичность и изменчивость во времени; погода непрерывно меняется в течение суток из-за суточного хода солнечной радиации и может резко меняться за считанные часы или минуты при смене направления ветра и прохождении атмосферных фронтов.
• 3. Причина изменений — первопричиной непрерывных колебаний погоды является постоянное горизонтальное перемещение воздушных масс, переносящих холод или тепло, сухость или влагу из одних географических районов в другие.
• 4. Метеорологический мониторинг — сбор данных осуществляется всемирной сетью наземных метеостанций, радиозондами, морскими буями и метеоспутниками; в России старейшим центром обработки данных является Гидрометцентр России, создающий синоптические карты и прогнозы погоды для авиации, судоходства, аграриев и населения.

Огромные подвижные объёмы воздуха тропосферы, обладающие относительно однородными физическими свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью и давлением), сформировавшимися над обширной территорией суши или акваторией океана.

• 1. Географические зональные типы — по широте очага формирования подразделяются на четыре главных типа: экваториальные (жаркие и влажные круглый год), тропические (горячие и сухие), умеренных широт (со свойствами, резко контрастирующими по временам года — тёплые летом и морозные зимой) и арктические/антарктические (круглый год очень холодные, сухие и плотные).
• 2. Морские и континентальные подтипы — в зависимости от подстилающей поверхности воздушные массы делятся на морские (формируются над океанами, отличаются высокой влажностью, несут облачность и осадки, смягчают жару летом и мороз зимой) и континентальные (формируются над материками, сухие, с резкими суточными и сезонными контрастами температур).
• 3. Влияние на погоду — при вторжении на новую территорию воздушная масса полностью меняет установившийся тип погоды (например, вторжение арктического воздуха в умеренные широты приносит резкое похолодание и заморозки).
• 4. Трансформация свойств — перемещаясь на большие расстояния над иной подстилающей поверхностью, воздушная масса постепенно прогревается или остывает, увлажняется или иссушается, трансформируясь (например, влажный морской воздух Атлантики по мере движения на восток через континент Евразия превращается в сухой континентальный).

Многолетний статистический режим погоды, закономерно повторяющийся и характерный для конкретной географической местности.

• 1. Происхождение термина — происходит от древнегреческого слова «клима» (наклон), что прямо указывает на зависимость климата от наклона падения солнечных лучей на шарообразную поверхность Земли на разных географических широтах.
• 2. Отличие от погоды — если погода переменчива и отражает сиюминутное состояние атмосферы, то климат обладает колоссальной многолетней устойчивостью и постоянством; климатические показатели рассчитываются на основе обобщения метеорологических данных за периоды в 30–50 лет и более.
• 3. Климатические показатели — описывается средними многолетними температурами самого тёплого (июль) и самого холодного (январь) месяцев, годовой амплитудой температур, среднегодовым количеством осадков и сезонным графиком их выпадения, преобладающими направлениями ветров (розой ветров).
• 4. Временные масштабы изменений — для реального естественного сдвига климатических условий требуются огромные промежутки времени (от десятилетий до тысячелетий); современная эпоха характеризуется глобальным потеплением климата, вызванным природными и антропогенными факторами.

Комплекс планетарных и региональных географических причин и условий, определяющих формирование, пространственную дифференциацию и изменение климата на определённой территории.

• 1. Географическая широта (главный фактор) — определяет зональный угол падения солнечных лучей на земную поверхность, продолжительность дня и ночи и, как следствие, зональное количество поступающего солнечного тепла (радиации).
• 2. Близость морей и океанов — океаны выступают гигантскими аккумуляторами тепла и влаги; удаление от побережий вглубь суши ведёт к нарастанию континентальности климата (зима становится суровее, лето жарче, а годовое количество осадков падает).
• 3. Циркуляция атмосферы и господствующие ветры — планетарные ветровые системы (западный перенос умеренных широт, пассаты, сезонные муссоны) переносят воздушные массы с океанов на сушу или с континентов на моря, определяя распределение осадков и температурные аномалии.
• 4. Рельеф и абсолютная высота — с подъёмом в горы температура падает на 6 °C на каждые 1000 м высоты; горные хребты создают климаторазделы, задерживая воздушные массы и вызывая обильные осадки на наветренных склонах и иссушая климат на подветренных склонах («дождевая тень»).
• 5. Морские течения и подстилающая поверхность — тёплые течения (например, Северо-Атлантическое) существенно смягчают и увлажняют климат побережий, а холодные течения делают прибрежные районы прохладными и засушливыми; отражающая способность поверхности (альбедо снега, льда, растительности) напрямую регулирует поглощение солнечного тепла.

Научные знания о погоде охватывают её структуру, динамику и методы исследования:

• Сущность погоды: погода представляет собой сиюминутное состояние нижней части атмосферы — тропосферы — в конкретной географической точке в данный момент времени;
• Совокупность элементов: погода характеризуется комплексом параметров — температурой воздуха, атмосферным давлением, направлением и скоростью ветра, влажностью, облачностью и атмосферными осадками;
• Взаимосвязь атмосферных процессов: все элементы погоды неразрывно связаны причинно-следственными связями: нагрев воздуха солнцем меняет давление, перепад давления рождает ветер, испарение насыщает воздух влагой, а охлаждение восходящего воздуха вызывает конденсацию и выпадение дождей;
• Постоянная изменчивость: погода непрерывно меняется во времени как циклически (день/ночь), так и непериодически (из-за постоянного перемещения воздушных масс и прохождения атмосферных вихрей — циклонов и антициклонов);
• Мониторинг и прогноз: наблюдения ведутся на обширной сети метеостанций; метеорологи составляют синоптические карты («карты погоды»), которые позволяют прогнозировать изменения погоды на сутки, неделю и сезон для нужд авиации, мореплавания, агрокомплекса и населения.

Воздушные массы классифицируются по двум фундаментальным признакам — географическому району (широте) зарождения и типу подстилающей поверхности:

• По географической широте формирования (зональные типы):
• Экваториальные воздушные массы: формируются над экватором; круглый год обладают высокой температурой и высоким влагосодержанием, давление низкое;
• Тропические воздушные массы: зарождаются в тропических широтах; отличаются высокой температурой круглый год и сухостью (особенно над просторами континентальных пустынь), формируются в зонах высокого атмосферного давления;
• Воздушные массы умеренных широт (полярные): формируются в умеренных широтах; их свойства характеризуются ярко выраженной сезонностью: летом они умеренно тёплые или жаркие, зимой — холодные и морозные;
• Арктические (и антарктические) воздушные массы: формируются над ледяным панцирем Арктики и Антарктиды; круглый год очень холодные, плотные, сухие (по абсолютному содержанию пара), обладают высоким давлением;
• По характеру подстилающей поверхности:
• Морские воздушные массы: формируются над просторами океанов и морей; насыщены влагой, приносят облачность, осадки и сглаживают сезонные перепады температур (зима мягче, лето прохладнее);
• Континентальные воздушные массы: формируются над крупными массивами суши; отличаются сухостью, запылённостью и резкими контрастами температур (суровые морозы зимой, изнуряющий зной летом).

Главные различия между погодой и климатом заключаются в продолжительности временного охвата, стабильности и характере описания:

• Временной масштаб: погода характеризует текущее состояние тропосферы прямо сейчас, сегодня, за сутки или конкретную неделю; климат представляет собой многолетний устойчивый режим погоды, выведенный на основе обобщения наблюдений за несколько десятилетий (30–50 лет);
• Степень изменчивости: погода чрезвычайно капризна, переменчива и способна меняться в течение одного дня или даже за несколько минут (при грозовом шквале); климат стабилен, устойчив, не подвержен сиюминутным случайным колебаниям и остаётся постоянным для данной местности на протяжении веков;
• Временные рамки изменений: для изменения погоды достаточно смены направления ветра; для реальной трансформации климата требуются огромные исторические и геологические эпохи — от десятилетий до тысячелетий;
• Характер показателей: погода фиксируется конкретными оперативными значениями (например, «сегодня +12 °C, дождь, западный ветер 5 м/с»); климат описывается статистическими многолетними величинами: средними температурами января и июля, годовой амплитудой, годовой суммой и режимом осадков, климатограммами и преобладающими воздушными массами.

Характеристика географического положения и воздушных масс Калининградской области:

• Географическое положение: Калининградская область расположена на крайнем западе России на юго-восточном побережье Балтийского моря, являясь полуэксклавом Российской Федерации в зоне перехода от морского климата к умеренно континентальному;
• Главные определяющие воздушные массы: погоду в регионе определяют преимущественно морские воздушные массы умеренных широт, поступающие с Атлантического океана и Балтийского моря за счёт господствующего западного переноса;
• Влияние на погоду: морской атлантический воздух обуславливает высокую влажность, мягкую зиму с частыми оттепелями, умеренно тёплое дождливое лето и высокую облачность; из-за постоянной смены морских циклонов погода отличается исключительной переменчивостью («если вам не нравится погода, подождите 10 минут»);
• Сезонные вторжения иных масс: периодически с севера вторгаются арктические воздушные массы (неся резкие кратковременные похолодания), а с востока — сухие континентальные воздушные массы умеренных широт, приносящие ясные морозные дни зимой или сухую жару летом.

«Погода — это состояние тропосферы в данном месте в данный момент времени (определяемое совокупностью показателей температуры, атмосферного давления, ветра, влажности, облачности и осадков)».

«Климат — это многолетний режим погоды, характерный для той или иной местности (закономерно повторяющийся на протяжении десятков и сотен лет)».

К ключевым климатообразующим факторам Земли относятся:

• Географическая широта местности (главный климатообразующий фактор, определяющий угол падения солнечных лучей и зональное количество поступающего тепла);
• Удалённость от океанов и морей (определяет степень континентальности климата, температурные контрасты зимы и лета и годовое количество осадков);
• Общая циркуляция атмосферы и направление господствующих ветров (траектории постоянного переноса морских или континентальных воздушных масс);
• Рельеф местности и абсолютная высота над уровнем моря (падение температуры с высотой, задержка осадков горными хребтами);
• Океанические течения (тёплые течения согревают и увлажняют побережья, холодные — охлаждают и формируют засушливый климат);
• Характер подстилающей поверхности (отражающая способность почв, растительности, снега и льда).

Сравнительная характеристика арктических и тропических воздушных масс:

• Арктические воздушные массы:
• Очаг формирования: полярные ледяные просторы Северного Ледовитого океана и арктических островов;
• Свойства: исключительно холодные круглый год, плотные, тяжёлые, с высоким атмосферным давлением; содержат ничтожно мало водяного пара (очень низкая абсолютная влажность), но их относительная влажность высока; воздух предельно прозрачен;
• Какую погоду несут: вторжение арктических масс в умеренные широты приносит резкое похолодание, суровые трескучие морозы зимой, опасные весенние заморозки, рассеивание облачности и установление ясной, сухой и студёной погоды;
• Тропические воздушные массы:
• Очаг формирования: тропические широты материков (пустыни Африки, Аравии) и тропические акватории океанов;
• Свойства: высокие температуры на протяжении всего года; континентальный тропический воздух очень сухой, горячий, запылённый, с высоким давлением;
• Какую погоду несут: приход тропического воздуха приносит мощное потепление, изнуряющий зной, сухую безоблачную погоду летом (жару до +30…+38 °C), засуху и суховеи; зимой вторжение тропического воздуха вызывает интенсивные оттепели и таяние снега.

Климат более влажный в Санкт-Петербурге.

Научно-географическое обоснование:

• Близость к океаническому и морскому бассейну: Санкт-Петербург расположен непосредственно на побережье Финского залива Балтийского моря, тогда как Москва удалена от морского побережья на более чем 600 км вглубь Восточно-Европейской равнины;
• Путь перемещения атлантического воздуха: влажные воздушные массы с Атлантики достигают Санкт-Петербурга первыми, будучи максимально насыщенными влагой; двигаясь дальше на восток и юго-восток к Москве, воздух постепенно трансформируется, отдаёт влагу и становится более континентальным;
• Соотношение тепла и влаги (испаряемость): в Санкт-Петербурге из-за более северного положения средние температуры воздуха ниже, чем в Москве (лето прохладнее), поэтому величина испаряемости там меньше; при близком годовом количестве осадков (около 660–700 мм) влага в Санкт-Петербурге испаряется значительно медленнее;
• Практические показатели влажности: в Санкт-Петербурге средняя относительная влажность воздуха заметно выше (достигает 80–85% в осенне-зимний период), число пасмурных дней существенно больше (до 180–200 дней в году), значительно чаще фиксируются сырые туманы и морось, а коэффициент увлажнения превышает московский.

Правильные ответы: а) температура; б) давление; в) ветер; д) осадки.

Обоснование:

• Температура воздуха, атмосферное давление, ветер и атмосферные осадки (вместе с влажностью и облачностью) являются непосредственными физическими элементами и процессами в приземном слое тропосферы, определяющими состояние погоды;
• Пункт «г) солёность» не относится к элементам погоды: солёность — это важнейшее свойство водных масс гидросферы (Мирового океана, морей, солёных озёр), показывающее количество растворённых солей в граммах на литр воды (в промилле, ‰), и к состоянию атмосферного воздуха прямого отношения не имеет.

Правильное соответствие между элементами погоды и метеорологическими приборами:

• Температура воздуха ➔ Б) Термометр (измеряет степень нагретости воздуха в градусах Цельсия);
• Осадки ➔ В) Осадкомер (собирает и измеряет толщину выпавшего слоя осадков в миллиметрах);
• Атмосферное давление ➔ А) Барометр (измеряет силу давления воздушного столба в миллиметрах ртутного столба или гектопаскалях);
• Влажность воздуха ➔ Д) Гигрометр (измеряет относительную влажность воздуха в процентах);
• Направление ветра ➔ Г) Флюгер (показывает сторону горизонта, откуда дует ветер).

Итоговый ответ: 1-Б, 2-В, 3-А, 4-Д, 5-Г.