Какие факторы влияют на формирование климата

extra_toc

В этой статье мы коротко, но подробно поговорим о том, какие факторы влияют на формирование климате на определенных территориях. Забегая вперед стоит сказать, что здесь есть как общие факторы, которые актуальны для любой страны или континента, так и особые, которые характерны для отдельных регионов нашей планеты.

Важно: не стоит путать климат и погоду. Погода - это кратковременное состояние в определенном месте. Климат - состояние определенного места в течение длительного периода. Или, говоря другими словами, это совокупность погоды за десятилетия.

Основной движущей силой климата Земли является энергия Солнца. Большая часть солнечной энергии, которая достигает Земли, отражается обратно в космос, но часть улавливается газами в атмосфере, когда она отражается обратно с поверхности Земли. Это «парниковый эффект», и он согревает Землю, примерно как одеяло. Климат Земли регулируется набором взаимодействующих факторов: атмосфера, гидросфера (жидкая и испаренная вода), криосфера (замороженная вода), поверхность планеты и биосфера (живые организмы). Поговорим по порядку про каждый фактор, который оказывает влияние на формирование климата на разных территориях. Да, первый фактор это энергия Солнца, оно влияет на всю планету. Но его влияние  напрямую взаимосвязано с тем, о чем мы поговорим ниже.

Фактор атмосферы

Помимо азота, кислорода и аргона, которые составляют большую часть атмосферы (но не подвержены влиянию тепла Солнца или Земли), другие газы — углекислый газ, метан, закись азота, озон и водяной пар — поглощают и выделяют инфракрасная радиация. Это парниковые газы, которые поддерживают температуру на планете достаточной для процветания жизни. Выше мы уже упоминали их и говорили, что они играют роль своего рода одеяла. О некоторых из них имеет смысл рассказать подробнее, упомянув самые важные, которые оказывают наибольшее влияние на формирование климата.

Парниковые газы играют ключевую роль в энергетическом цикле Земли. Поскольку они поглощают (и повторно излучают) много тепла, излучаемого Землей, они имеют тенденцию повышать температуру вблизи поверхности. Парниковый эффект возникает естественным путем, в результате чего температура поверхности планеты на 30 градусов выше, чем она была бы без атмосферы. Это необходимо для жизни на Земле. Не для всей, но для её большей части. Если бы температура была ниже на 30 градусов по Цельсию, человечества бы не было, как и большинства других видов, но какая-то жизнь бы сохранилась.

Облака в атмосфере, климат

Озон в нижних слоях атмосферы действует как парниковый газ. Выше в стратосфере озоновый слой поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение и влияет на то, сколько солнечного тепла излучается обратно в космос. Атмосфера также содержит твердые и жидкие частицы (аэрозоли) и облака, которые взаимодействуют с приходящем и уходящим излучением. Водяной пар является сильнейшим парниковым газом и самым изменчивым компонентом атмосферы. По этим причинам, а также из-за того, что переходы между различными фазами поглощают и выделяют много энергии, водяной пар играет центральную роль в климате, его изменчивости и изменении. На долю водяного пара приходится до 60% от всего влияния атмосферы как фактора.

Фактор гидросферы

Термин гидросфера относится ко всей жидкой воде, пресной и соленой. Но, конечно, небольшое озеро и речка у вашей дачи или города оказывают настолько ничтожное влияние, что его невозможно измерить. А вот океаны, которые покрывают примерно 70% поверхности Земли, оказывают огромное влияние на формирование климата. Они способны сохранять и отдавать (а также перемещать) очень большое количество энергии, а также растворяют и хранят большое количество углекислого газа. Но по сравнению с атмосферой их циркуляция медленная, что для планеты является плюсом. Океаны как бы выступают регулятором климата Земли, смягчая изменения.

Кроме того, над океанами формируются циклоны и антициклоны. Там очень сложные процессы формирования, они могут быть связаны с холодными или теплыми течениями, а также и другими факторами. Известно, что на нашей планете есть регионы, которые подвержены циклонам, тайфунам и другим явлениям. По большей части они формируются именно над океанами и потом приходят на сушу. А можно вспомнить пример российского Мурманская, где климат в целом теплее из-за теплого течения - это влияние Атлантического океана.

Шторм в океане, грозовые облака

Фактор криосферы

Ледяные щиты, ледники и снежники, морской лед и вечная мерзлота важны для климатической системы. Они хорошо отражают солнечную радиацию, имеют низкую теплопроводность, большую тепловую инерцию и играют решающую роль в обеспечении глубоководной циркуляции океанских вод. Поскольку ледяные щиты хранят большое количество воды, колебания их объема являются потенциальным источником колебаний уровня моря. Под ледяными щитами понимают ледники, площадь которых превышает 50 тысяч квадратных километров.

Всем известно, что в истории планеты были ледниковые периоды, когда климат в целом был значительно холоднее. Но и потепление климата не слишком хорошо, ведь если ледники начнут таять очень быстро, многие участки суши будут затоплены. Впрочем, это во многом естественные и циклические процессы: когда-то на нашей планете холоднее, когда-то теплее, а такие периоды могут длиться десятки тысяч лет.

Фактор суши

Растительность и почва контролируют, как энергия Солнца возвращается в атмосферу. Часть отражается от поверхности, часть поглощается. Часть того, что поглощается, повторно излучается в виде длинноволнового (инфракрасного) излучения, нагревая атмосферу по мере того, как нагревается поверхность земли. Некоторые испаряют воду и возвращают ее в атмосферу. Влажность почвы оказывает сильное влияние на температуру поверхности, а сухость, форма и покрытие поверхности земли влияют на дующий над ней ветер.

Тут можно объяснить на примерах. На планете есть регионы, которые огорожены от океанов горами. Такие регионы зачастую очень засушливые, так как циклоны попросту не доходят до них, упираясь в горы, перед которыми проливаются сильные дожди. В качестве примера можно привести Индию, которая на севере имеет высокие горы, за которыми расположены более холодные и засушливые территории. Тогда как на территории самой Индии очень влажный климат.

Пустыня, эрозия почвы, дорога, поле с цветами

Фактор биосферы

Биосфера (флора и фауна) также оказывает большое влияние на атмосферу, влияя на поглощение и выделение парниковых газов, таких как двуокись углерода, метан и закись азота. Конечно, прежде всего, это растительность захватывает значительное количество углерода, поглощаемого в процессе фотосинтеза, а также оказывает сильное влияние на физические свойства поверхности земли, такие как отражательная способность и способность быть естественным барьером для ветров.

Летучие органические соединения  также могут оказывать серьезное влияние на химический состав атмосферы, образование аэрозолей и, следовательно, на климат. Влияние климата на биосферу сохраняется в окаменелостях, годичных кольцах деревьев, пыльце и других записях, и многое из того, что известно о прошлом климате, основано на этих показателях. Да, условная популяция львов или волков даже на всей планете на климат не особо и влияет. Но вся фауна и вся флора в совокупности оказывают довольно ощутимое воздействие. Если убрать все леса и болота, то климат на нашей планете изменится очень быстро и станет крайне неприятным. К биосфере относится и человек, чья деятельности также оказывает влияние на климат. Правда о степени влияния фактора человека на климат до сих пор ведутся ожесточенные споры, но это тема для отдельного материала.

Взаимодействия факторов

Все эти системы взаимосвязаны и сильно влияют друг на друга. Например, атмосфера и океаны обмениваются водяным паром и теплом посредством испарения. Это приводит к конденсации, образованию облаков, осадкам. Осадки влияют на соленость (уровень соли в океане), ее распределение и термохалинную (глубоководную) циркуляцию. Атмосфера и океаны также обмениваются углекислым газом, поддерживая баланс, растворяя его в холодной полярной воде и выпуская вблизи экватора.

Если попытаться нарисовать точную схему взаимодействия всех факторов друг с другом, она получится невероятно сложной и неточной. Человек все еще знает о климате довольно мало. Поэтому мы можем предсказывать погоду на несколько дней, в лучшем случае на пару недель, но долгосрочные прогнозы нам не под силу. Ну а предсказать то, какой климат на определенной территории будет лет через 100 или хотя бы 50 не может никто. Да, можно увидеть разные прогнозы, из разряда «будет жарко», «будет холоднее» и т.д. Но вспомните, сколько раз вы слышали «лето будет жарким», «лето будет холодным и дождливым»? Иногда такие прогнозы сбываются, но просто потому, что всегда есть шанс угадать, вариантов ведь не так уж и много.