6. Погода и климат на шести континентах нашей планеты

Велико разнообразие условий погоды, встречающихся на земном шаре. В любом уголке нашей планеты погода меняется - и в течение года, от месяца к месяцу, от сезона к сезону, и в разные годы она неодинакова. Если же присмотреться к погоде, наблюдающейся в какой-либо местности на протяжении нескольких десятков лет, то можно заметить присущие данной местности пределы изменений погоды, а при желании - определить и наиболее типичные ее черты в целом и для каждого сезона.

Ученые под погодой подразумевают конкретные, существующие в определенный момент или период времени атмосферные условия у земной поверхности и на разных высотах, а всю многолетнюю совокупность этих условий, характерную для данной местности, рассматривают как климат. Взаимосвязь этих понятий очевидна, как очевидно и существенное различие между ними. Погода может изменяться многократно в течение одних суток, тогда как климат куда более устойчив, для обнаружения его изменений требуются многие десятилетия, а то и века или даже тысячелетия...

На Международной научной конференции климатологов, состоявшейся в Швейцарии в феврале 1979 года, после многодневного обсуждения проблемы глобального изменения климата Земли так и не удалось достигнуть единой точки зрения в вопросе о том, что происходит с климатом нашего времени: похолодание или потепление. Настолько это непростой вопрос!

Однако многих интересуют и другие вопросы о погоде и климате на Земле, на которые современная наука в состоянии дать однозначные ответы. Рассмотрим некоторые из них, оставив ученым-климатологам разрешение еще одной "проблемы века" - об изменении современного климата Земли.

6.1. Что означает слово "климат"?

Слово "климат", по-видимому, происходит от одного из двух или от обоих близких по звучанию греческих слов - "клинейн" и "клима", означающих "наклонять" и "район", или "зона". По мнению одних ученых, древние греки считали, что климат определяется широтой места, то есть углом, под которым солнечные лучи обогревают данную местность, отсюда и возник этот термин; по мнению других, они просто понимали, что тот или иной климат присущ только определенному месту, то есть району или зоне. Современные же ученые рассматривают климат как понятие комплексное, целую совокупность состояний всей системы океан - суша - атмосфера на протяжении нескольких десятилетий.

6.2. Чем определяется разнообразие климатов на Земле?

Климат является одной из физико-географических характеристик местности, и, таким образом, он определяется прежде всего географическим положением последней, то есть широтой, распределением суши и моря, характером суши. В формировании климата любой местности большую роль играет ее высота над уровнем моря, а климата морских побережий и островных стран - течения в океане.

6.3. Что такое микроклимат?

Это климат небольшой территории внутри обширной климатической зоны. Обладая общими для всей зоны основными чертами, климат такой ограниченной территории отличается некоторыми особенностями, которые свойственны только этой территории. Например, климат оазисов в безводных пустынях, где в тени пальм у родника всегда прохладно и, в отличие от окружающей местности, есть почва, на которой произрастает растительность, и т. д. Своим микроклиматом обладают города, лесные полосы в степях и т. д. Добавим, что понятие "микроклимат" относится только к приземному слою воздуха над какой-то территорией. В последние годы вошел в употребление и термин "микроклимат помещения", под которым подразумевают искусственно поддерживаемый режим метеорологических элементов внутри закрытых помещении, в том числе парников, теплиц, зимних садов и др.

6.4. Какова наиболее известная классификация климатов?

Классификаций климатов несколько. Есть строго научные подробные классификации климатов всего земного шара, есть классификации для отдельных географических районов и даже для отдельных стран. Наиболее простая и известная классификация, которой пользуется большинство людей, хотя она не является официально признанной и не отличается полнотой, следующая: различают климаты холодный, умеренный, жаркий - по режиму температуры, кроме того, каждую из трех основных разновидностей климата можно в зависимости от режима осадков и влажности дополнительно характеризовать как морской (влажный, с ровным ходом температуры) или континентальный (сухой, с резкими колебаниями температуры). Например, в Антарктике по этой классификации климат холодный континентальный, в Арктике - холодный морской, в Восточной Европе - умеренный континентальный, а в Западной Европе - умеренный морской, в Северной Африке, на Ближнем Востоке, на юге Средней Азии - жаркий континентальный, а на Кубе и других островах Карибского моря - жаркий морской. Это упрощенная, очень приблизительная классификация земных климатов, не включающая многие важные климатические области, например зону муссонов или высокогорные районы и т. п.

6.5. Что лежит в основе общепризнанных научных классификаций климатов?

В основе очень распространенной классификации климатов, предложенной русским ученым В. Кеппеном, также лежат режим температуры и степень увлажнения, но одновременно эта классификация учитывает и ландшафты: выделено восемь климатических поясов с одиннадцатью типами климата. Каждый тип имеет точные критерии значений температуры, количества зимних и летних осадков.

Известный советский климатолог Б. П. Алисов создал классификацию климатов с учетом особенностей циркуляции атмосферы. Им выделено семь основных климатических зон - экваториальная, две тропические, две умеренные и две полярные. Между основными зонами, по Алисову, находится шесть переходных зон - две зоны тропических муссонов, две субтропические и две субполярные (субантарктическая и субарктическая). В каждой из названных зон в соответствии с преобладающей циркуляцией воздушных масс есть четыре типа климата: материковый, океанический, климат западных и климат восточных берегов.

Интересную и вместе с тем простую классификацию климатических режимов северного полушария предложили ученые А. А. Григорьев и М. И. Будыко. Эта классификация учитывает, помимо режимов температуры и увлажнения, еще и радиационный баланс. Она предусматривает всего пять климатических режимов:

1) арктический, с наличием снежного покрова, отрицательными температурами воздуха и отрицательным или близким к нулю радиационным балансом;

2) тундры, со средними месячными температурами от 0 до 10°С при положительном радиационном балансе;

3) лесных зон, со средними месячными температурами более 10°С при положительном радиационном балансе и достаточном увлажнении, когда испарение составляет не менее половины величины испаряемости (максимально возможного испарения);

4) засушливых зон (степей и сухих саванн), где при положительном радиационном балансе испарение составляет от одной десятой до половины величины испаряемости;

5) пустынь, где при положительном радиационном балансе испарение меньше одной десятой испаряемости.

В разных географических зонах в течение года может быть несколько климатических режимов, например зимой - арктический, а летом - засушливых зон. Есть и другие классификации, построенные на другой основе, например классификация ландшафтно-географических зон суши (Л. С. Берга).

6.6. Какие климаты есть в Советском Союзе?

19. Песчаные акации среди барханов пустыни. Фото А. Мельника

У нас в стране большое разнообразие климатов. Из одиннадцати типов климата по Кеппену представлены девять. Это сухие климаты пустынь и степей на юге Азиатской и Европейской частей СССР; умеренно теплые климаты с сухой зимой в восточных районах Европейской части РСФСР, с сухим летом - в некоторых районах Средней Азии и с равномерным в течение года Увлажнением - на Южном берегу Крыма, на Черноморском побережье Кавказа и в Приморье на Дальнем Востоке; умеренно холодные климаты лесной зоны с сухой зимой в Забайкалье и с равномерным увлажнением в таежной зоне Сибири и Европейской части Союза; полярные климаты тундры на арктическом побережье страны и постоянного мороза на арктических островах в Ледовитом* океане. Нет у нас лишь климатов влажных тропических лесов и саванн, присущих приэкваториальным областям.

20. Хлопок на поле Голодной степи

6.7. Чем характерен средиземноморский климат?

Средиземноморский климат по Кеппену - умеренно теплый с сухим* летом; Алисов относит его к климату субтропическому на западных берегах континентов. Для этого климата характерна мягкая зима со значительным количеством осадков и относительно сухое, достаточно жаркое лето. Зимой может выпадать снег, но без образования снежного покрова. У нас в стране близкий к такому климат на Южном берегу Крыма. Так, например, в районе Ялты средняя температура июля 24°С, января 4°С, годовая сумма осадков 600 мм, но за летние месяцы выпадает 230 мм. Климат на Черноморском побережье Кавказа севернее Туапсе приближается к средиземноморскому в меньшей степени.

Средиземноморский климат (по Алисову) наблюдается и за пределами Средиземноморья: на побережьях штатов Калифорния, Орегон и Вашингтон в США, в Южной Австралии, Южной Африке (Капский п-ов). В районах со средиземноморским климатом своеобразная растительность, сочетающая засухоустойчивые виды и вечнозеленые деревья и кустарники.

6.8. Каковы отличительные черты континентального климата?

Основной чертой континентальности климата является большая амплитуда колебаний температуры между зимой и летом. В умеренных широтах континентальный климат отличается большой суровостью зимы и более жарким по сравнению с климатом морских побережий или океанских островов летом. Вторая отличительная черта континентальности климата - ограниченность количества осадков и часто недостаточность последних в те или иные сезоны или в целом за год. Однако распределение осадков - не определяющий признак континентальности климата; рельеф и особенности атмосферной циркуляции могут существенно влиять на осадки и режим температуры, искажая общую картину условий погоды, характерных для данной местности. В горах во внутренних континентальных областях осадков иногда выпадает больше, чем на побережьях; известны также засушливые области на берегу океана, такие, как пустыня Атакама в Чили, где протекающее вдоль берега холодное Перуанское течение умеряет летнюю жару и годовая амплитуда температуры очень невелика - всего 5 - 6°С, осадков же выпадает в условиях преобладания антициклонической циркуляции и постоянства сухих ветров юго-западного пассата ничтожное количество.

6.9. Что такое индекс континентальности?

Индексом континентальности называют числовую характеристику климата, указывающую степень его континентальности. Известно несколько вариантов вычисления этого индекса, предложенных различными авторами. Все они основаны на учете годовой амплитуды температуры, функцией которой и является индекс континентальности К. Например, по Горчинскому,

по Хромову,

где А - годовая амплитуда температуры; φ - географическая широта места.

Значения индекса континентальности по Горчинскому выражаются двузначными числами, возрастающими с увеличением континентальности. Теоретически они могут изменяться от нуля до бесконечности. Индекс континентальности по Хромову обычно положителен и составляет доли единицы, а его предельное максимальное значение равно единице (что возможно только на экваторе). В случае морского климата индекс континентальности может иметь даже отрицательное значение.

6.10. Где климат более континентальный - в северном полушарии или в южном?

Решающее преобладание океана над сушей в южном полушарии делает климат южного полушария гораздо менее континентальным, чем климат северного; исключение составляет лишь Антарктика, где картина становится прямо противоположной в связи с существованием континента у Южного полюса.

Хотя в целом северное полушарие теплее южного и средняя температура воды в океанах северного полушария также на 2°С теплее, чем в океанах южного полушария, зима в южном полушарии более мягкая, чем в северном полушарии в поясе между широтами от 30 до 70°. Средние зональные температуры воздуха в северном полушарии выше, чем в южном, на всех широтах, за исключением пояса между 60 и 50°. Это видно из следующей таблицы (А. С. Монин, Ю. А. Шишков, 1979).

Средняя зональная температура воздуха (°С) у поверхности земли

6.11. Что такое географические климатические зоны?

На поверхности нашей планеты выделены географические зоны на основе учета комплекса характеристик: геоботанической, тепловой, энергетической, условий увлажнения. Географических зон, согласно такой классификации, насчитывается 13: с отрицательным радиационным балансом - одна (вечный снег); с радиационным балансом до 209 · 10³ Дж/ (год · см²) - четыре (арктическая пустыня; тундра - тайга - смешанные леса - лиственный лес и лесостепь; степь; полупустыня умеренного пояса, пустыня умеренного пояса); с радиационным балансом от 209 · 10³ до 314 · 10³ Дж/ (год · см²) - четыре (субтропические болота и дождевые леса; жестколистные субтропические леса и субтропическая степь; субтропическая полупустыня; субтропическая пустыня); с радиационным балансом больше 314 · 10³ Дж/ (год · см²) - четыре (экваториальные болота и леса; сухая саванна; опустыненная саванна; тропическая пустыня). Указанная классификация географических климатических зон предложена А. А. Григорьевым и М. И. Будыко (1962). Она достаточно полно и детально характеризует все разнообразие географических зон земного шара, давая каждой из них объективные количественные критерии наряду с качественными характеристиками.

6.12. Каковы объективные показатели различных геоботанических зон земного шара?

Хотя распределение растительности по поверхности земного шара само по себе - убедительный довод в пользу выделения геоботанических зон: тундры, лесов, степей, полупустынь и пустынь,- для каждой из зон можно указать и количественные критерии, характеризующие их климатические особенности, которые в конечном счете и определяют условия развития растительности. Один из таких критериев - предложенный М. И. Будыко (1955) радиационный индекс сухости, представляющий собой безразмерную величину - отношение радиационного баланса земной поверхности к затратам тепла на испарение годовой суммы осадков R/Lr, где R - радиационный баланс Дж/ (год · см²), L - теплота испарения воды, г - годовая сумма выпадающих осадков.

Геоботанической зоне тундры соответствуют значения индекса меньшие 0,35, леса - от 0,35 до 1, степи - от 1 до 2, полупустыни - от 2 до 3, пустыни - большие 3.

Более детальное деление лесной зоны на тропическую, влажной саванны, субтропическую, лиственную умеренных широт и хвойную, а степной зоны - на саванну, степь (прерию) возможно по дополнительному показателю - радиационному балансу R, значение которого могут колебаться от 0 до 418 · 10³ Дж/(год · см²).

6.13. Что такое коэффициент стока и как с его по мощью можно характеризовать геоботанические зоны?

Известно, что выпадающие на земную поверхность осадки частично испаряются, а частично стекают через гидрографическую сеть (реки, озера, болота, каналы и т. п.) в океан. Разность между количеством выпадающих осадков и испарением составляет величину стока, которая связана также с радиационным режимом. Отношение величины стока к количеству выпадающих осадков называется коэффициентом стока. Чем меньше испаряемость осадков, тем больше коэффициент стока, который в геоботанических зонах убывает по мере роста радиационного индекса сухости, то есть ухудшения условий увлажнения.

В тундре коэффициент стока больше 0,7, в лесной зоне он равен 0,3 - 0,7, в степной зоне 0,1 - 0,3, а в полупустынях и пустынях он менее 0,1. Абсолютная величина стока с ухудшением условий увлажнения, или с ростом значений радиационного индекса сухости, также убывает от 200 - 50 см/год в лесной зоне до 20 - 5 см/год в степной зоне и менее 1 см/год в пустынях. Все указанные данные приведены для равнинной местности. В горах значения могут быть существенно иными.

6.14. Какие климатические условия определяют северную границу распространения леса?

Граница распространения лесов в средних широтах северного полушария проходит по линии, соответствующей годовой сумме температур воздуха за все дни, когда она превышала 10°С, равной 600 - 700°С. В горных районах лес поднимается до высот с гораздо более низкими температурами воздуха. Сумма температур воздуха за все дни периода вегетации, когда она превышала 10°С, составляет здесь всего 200-300°С. Как установили Ф. Ф. Давитая и Ю. С. Мельник (1962), важную роль в распространении леса играет не только температура воздуха, но и условия радиационного нагрева растений: и в горах, и на равнине, независимо от широты места, граница леса соответствует одной и той же сумме температур на поверхности растительного покрова.

6.15. Что можно узнать по годичным кольцам на спиле дерева?

Годичные кольца на спиле дерева (рис. 21) - своеобразная летопись условий роста и развития растения. В благоприятные, то есть в теплые и богатые осадками, годы годовой прирост ствола дерева больше, чем в неблагоприятные, холодные и засушливые.

21. Годичные кольца на спиле дерева

Еще Леонардо да Винчи обнаружил прямую связь между шириной годичных колец и осадками. Двумя столетиями позже, в XVIII веке, шведский естествоиспытатель Карл Линней установил существование зависимости между шириной колец деревьев, растущих на севере Европы, и температурой воздуха в летние сезоны. В середине нашего столетия рядом ученых была замечена также связь между шириной колец деревьев и продолжительностью солнечного сияния.

Вместе с тем оказалось, что метеорологические условия произрастания деревьев сказываются не только на ширине годичных колец, но и на плотности весенней и летней древесины каждого кольца. Для анализа плотности древесины колец понадобилась разработка специальной методики, основанной на использовании рентгеновских лучей.

Таким образом, изучая годичные кольца на срезе дерева, можно судить о климате прошлых лет, его изменениях.

6.16. Что такое дендроклиматология?

Это наука, изучающая взаимосвязь между годичными кольцами деревьев и метеорологическими величинами - температурой, осадками и солнечным сиянием. Возникла она на основе развития другой научной дисциплины - дендрохронологии, занимающейся определением возраста лесов путем исследования годичных колец деревьев.

Поскольку некоторые деревья живут многие сотни и даже тысячи лет (например, мамонтово дерево в Калифорнии, как показал срез его пня, имело возраст более 3000 лет, а остистая сосна, росшая в предгорьях Уайт-Маунтинс в Северной Америке и спиленная в 1956 году, имела возраст более 4500 лет!), изучение их годичных колец позволяет судить о климате прошлого, о колебаниях температуры, режима осадков и солнечного сияния. Кроме того, сопоставление свежих срезов "живых" деревьев со срезами погребенных деревьев более ранних времен открывает возможность продления хронологии изменения климата далеко за пределы возраста современных деревьев. Для Северной Америки и Средней Европы по годичным кольцам остистой сосны, дуба, лиственницы, ели и кедровой сосны восстановлена непрерывная хронология за период, превышающий 8000 лет, хронология с некоторыми пробелами - почти за 12 000 лет.

Численными методами с использованием ЭВМ была рассчитана количественная связь между данными ежегодных измерений характеристик древесины и летними температурами. Расхождение с фактическими данными оказалось меньше одного градуса. Удалось также сопоставить данные о колебаниях климата (а именно, о колебаниях температуры) с данными об изменениях фронта ледников в Альпах. Согласованность между всеми этими изменениями очень хорошая, что говорит о перспективности методов дендроклиматологии.

6.17. Что такое климатические справочники и для чего они нужны?

Климатические справочники - источник информации о климате той или иной местности. Они содержат средние обобщенные за длительный период наблюдений цифровые данные о режиме основных метеорологических величин, а также предельные максимальные и минимальные их значения, характеризующие их состояние и колебания на протяжении суток, месяцев и сезонов.

В климатических данных нуждаются все отрасли народного хозяйства. Особенно остро они необходимы при планировании строительства новых предприятий, транспортных магистралей, линий связи и электропередачи, жилых массивов, а также при выполнении многих других работ, в том числе связанных с освоением земельных площадей, осушением болот, лесонасаждениями, созданием водохранилищ, ирригационных и мелиоративных или оросительных систем.

Практически любые работы - строительные, сельскохозяйственные и т. д.- требуют учета характерных для той или иной конкретной местности условий погоды: режима температуры, осадков, ветра, повторяемости и интенсивности различных метеорологических явлений (например, туманов, метелей, гроз, гололеда, шквалов, ураганных ветров и т. п.).

Различные строительные и эксплуатационные нормы рассчитываются исходя из средних характеристик метеорологических условий и возможных отклонений от них, так называемых экстремальных значений, содержащихся в климатических справочниках. Культивирование наиболее пригодных сортов злаков, фруктов и овощей, разведение тех или иных пород домашних животных также невозможно без знания и учета климатологической информации, содержащейся в справочниках. Даже разработка туристских маршрутов или планов горных восхождений альпинистов требует подробных данных, имеющихся в климатических справочниках!

6.18. За сколько лет наблюдений берутся данные для климатических справочников?

В климатологии принято считать, что для осреднения достаточным является ряд наблюдений за 30 лет. Желательно, чтобы для всех пунктов, помещаемых в справочниках, это были данные за одни и те же годы. Но это практически недостижимо. В справочниках используются данные за все имеющиеся годы наблюдений, для отдельных пунктов ряды наблюдений составляют более 100 лет, для других - несколько десятков лет. Для строгих сопоставлений данных разных пунктов климатологи используют так называемые реперные периоды наблюдений за устанавливаемые на международных конференциях рекомендуемые годы. В 30-е годы пользовались наблюдениями с 1901 по 1930 год, сейчас - с 1931 по 1960 год. Если необходимо использовать данные пункта с меньшим рядом наблюдений, то его данные "приводятся" к стандартному ряду наблюдений особым образом, согласно разработанной климатологами методике.

6.19. Насколько устойчивы средние климатические данные?

Ученым удалось изучить изменчивость отдельных метеорологических величин (в частности, температуры) за длительный срок - от 1 года до 10 000 лет, используя для этого не только данные измерений, но и косвенные данные. Отчетливо выявились два вида изменчивости - короткопериодная, или межгодовая, с большой амплитудой отклонений от средних значений, и длиннопериодная - с относительно малой амплитудой отклонений. Климатические средние характеристики, оказалось, сами могут испытывать колебания на протяжении длительных отрезков времени. Установлены их колебания длительностью в десятки тысяч лет, характерные для ледниковых периодов, затем - межвековые колебания с периодами несколько веков и, наконец, внутривековые колебания с периодом несколько десятков лет. Примером последних можно считать потепление в Европе в первой половине XX века и сменившее его похолодание 60-х годов.

6.20. Существуют ли какие-либо средние климатические данные для всей атмосферы в целом и для полушарий Земли?

Помимо параметров стандартной атмосферы, рассмотренных в первой главе, ученые вычислили среднюю температуру всей массы атмосферы. Она оказалась равной - 17,0°С (согласно международной стандартной атмосфере 1962 года температура всей массы атмосферы равна -20,7°С, что соответствует температуре воздуха на высоте примерно 5500 м).

Определено г редисе влагосодержание земной атмосферы, равное 1,24 · 10¹⁹ г водяного пара, что эквивалентно слою осажденной воды 22 мм. Таким образом, в каждом килограмме атмосферного воздуха в среднем содержится 2,34 г водяного пара.

Годовое количество осадков на Земле оценивается в 5,26 · 10²⁰ г, из которых 4,12 · 10²⁰ г выпадает над океанами и 1,14 · 10²⁰ г - над сушей. А выпадающие за год осадки эквивалентны слою воды 1036 мм. Отсюда следует, что водяной пар в атмосфере обновляется 47 раз в год, то есть каждые 7,8 дня (по данным некоторых исследователей - 43 раза в год и каждые 8,5 дня). Испаряется с поверхности Земли столько же влаги, сколько ее выпадает с осадками, но на океаны приходится 4,53 · 10²⁰ г испаряющейся воды за год, а на сушу - 0,73 · 10²⁰ г. Годовой сток с суши равен 0,41 · 10²⁰ г.

Северное полушарие Земли несколько теплее южного: в северном полушарии средняя температура на уровне метеорологической будки, то есть в 2 м от земной поверхности, равна в январе 9,0°С, в июле 22,4°С, а годовая 15,2°С, тогда как в южном полушарии она составляет в январе 16,4°С, в июле 11,4°С, а годовая 13,3°С.

6.21. Как велико количество облаков в целом над земным шаром?

Средняя облачность для Земли в целом оценивается в 5,5 балла, то есть поверхность земного шара немного больше чем наполовину закрыта облаками. Однако над континентами облачности немного меньше - в среднем 4,9 балла, а над океанами - 5,8 балла.

6.22. Насколько велика энергия, заключенная в атмосферных процессах?

Согласно Е. П. Борисенкову, внутренняя энергия всей атмосферы оценивается цифрой 8,6 · 10²³ Дж, потенциальная -3,6 · 10²³ Дж, а кинетическая - на два порядка меньше: 10²¹ Дж, то есть составляет менее 1% потенциальной энергии. При этом кинетическая энергия атмосферы в южном полушарии почти в два раза больше, чем в северном. Это связано с тем, что контрасты температуры между Южным полюсом и экватором значительно резче, чем между Северным полюсом и экватором.

Первопричиной же развития атмосферных движений является превышение количества поглощаемой атмосферой солнечной радиации над количеством излучаемой ею радиации, то есть постоянное нарушение состояния лучистого, а с ним и механического равновесия. Для Земли же в целом в среднем за год поглощаемая солнечная радиация равна излучаемой радиации. Одна треть усваиваемого Землей солнечного тепла расходуется на испарение и только 1,6%-превращается в кинетическую энергию, расходуется на движение воздуха. Следовательно, система атмосфера - земная поверхность может рассматриваться как тепловая машина с очень небольшим коэффициентом полезного действия... Кинетическая энергия на единицу массы атмосферы равна 140 Дж/кг, чему соответствует средняя скорость атмосферных движений около 17 м/с. Типичное время генерации кинетической энергии атмосферы, а также ее вырождения под действием вязкости - примерно 5 · 10⁵ с, то есть около одной недели. Это срок, равный средней продолжительности жизни циклона, или продолжительности так называемого естественного синоптического периода, на который считается возможным составлять краткосрочные прогнозы погоды при благоприятных условиях развития атмосферных процессов и достаточной полноте информации о них.

6.23. Каковы самые высокие температуры воздуха на разных континентах Земли?

На всех континентах Земли, за исключением Антарктиды, максимальное значение температуры воздуха может превышать 50°С. Так, в Азии, в Индии, зарегистрирована температура 53°С, такое же значение температуры отмечалось и в Австралии, в Бурке.

Рекордно высокие значения температуры воздуха, 58 и 57,8°С, отмечены в Мексике, в Сан-Луис-Потоси, И августа 1933 года и в Северной Африке, в Ливии, в Эль-Азизии, близ г. Триполи.

Близкая к этому температура отмечена в Северной Америке, в Калифорнии, в знаменитой Долине Смерти: 56,7°С.

В Антарктиде столбик ртути не поднимался выше 11,6°С; это значение зарегистрировано в декабре 1956 года на станции Оазис.

6.24. Где находится "полюс холода" и какова самая низкая температура, зарегистрированная там?

Станция Оймякон в Якутии сохраняет за собой право считаться "полюсом холода" нашей планеты: на ней в 1938 году зарегистрирована температура воздуха - 77,8°С, и хотя на станции Восток в Антарктиде в июле 1982 года отмечена и значительно более низкая температура, -89,2°С, ее показания не могут быть засчитаны как рекордно низкие, так как станция Восток расположена на высоте 3488 м над уровнем моря. Для сопоставления результатов метеорологических наблюдений различных станций их необходимо приводить к уровню моря. В этом случае самая низкая температура воздуха оказывается в Оймяконе; результаты, зафиксированные на станции Восток, выше на 12°С. (Случай наблюдения температуры - 77,8°С в Оймяконе упоминается в ряде источников, в том числе А. С. Мониным и Ю. А. Шишковым в 1979 году; в Советском энциклопедическом словаре 1980 года, указана минимальная температура в Оймяконе - 70°С, но и в этом случае она на 4°С ниже, чем на станции Восток.)

6.25. Где на Земле самая высокая и самая низкая средняя годовая температура воздуха?

Самая высокая средняя годовая температура воздуха составляет 31°С в Лу, в Сомали, а самая низкая -55,6°С на станции Восток, в Антарктиде.

6.26. Какая температура воздуха наблюдается на географических полюсах Земли?

Относительно точно на этот вопрос можно ответить только для Южного полюса, на котором последнюю четверть века существует метеорологическая станция и ведутся систематические наблюдения. В районе Северного полюса наблюдения ведутся на научных станциях на дрейфующих льдинах, местоположение которых далеко не всегда совпадает с районом полюса, поэтому данные для Северного полюса следует рассматривать как приблизительные. В районе Северного полюса на уровне моря в зимнее время отмечались температуры -50°С, а летом 1 - 2°С. Средняя годовая температура на Южном полюсе, расположенном на высоте около 2700 м над уровнем моря, составляет -49,3°С; минимальная наблюдавшаяся там температура -80,0°С, максимальная -15,0°С.

6.27. Какова средняя температура всей толщи вод Мирового океана?

Средняя температура всей толщи вод Мирового океана (без Арктического бассейна) равна 5,7°С, что на 22,7°С выше средней по массе температуры атмосферы. Самый теплый из всех океанов - Индийский: средняя температура толщи вод 6,7°С, тогда как в Атлантическом она составляет 5,6°С, а в Тихом -4,7°С.

6.28. Как сильно изменяется в течение года темпера тура поверхности океана?

В экваториальной зоне это изменение составляет всего около 1°С, в полярных районах - 2 - 3°С, а между широтами 40 - 45° с. ш.- почти 9,6°С. Здесь амплитуда годовых колебаний температуры воды на поверхности океана максимальная; в южном полушарии она значительно меньше - не более 5,5°С (на широте 30°).

6.29. Каково самое высокое значение атмосферного давления, зафиксированное на Земле?

На севере Западной Сибири, на метеорологической станции Агата, 31 декабря 1968 года зарегистрировано самое высокое давление, равное 1083,2 гПа, или 812,4 мм рт. ст.

6.30. Каково самое низкое значение атмосферного давления, когда-либо отмеченное на Земле?

На суше самое низкое давление (приведенное к уровню моря) отмечено во время урагана 2 сентября 1935 года на островах Флорида-Кис, в США,- 892,3 гПа, или 669,3 мм рт. ст. На море самое низкое давление отмечено в тайфуне в Тихом океане, западнее острова Гуам, 24 сентября 1958 года - 877 гПа, или менее 658 мм рт. ст.

6.31. Где на Земле выпадает больше всего осадков и где меньше всего?

Самое дождливое место на Земле - гора Вамалеале на о. Кауаи, на Гавайях, - там в среднем в году 335 дней с дождем! Зато в пустыне Атакама в Чили дождь не наблюдался ни разу...

Наибольшая средняя годовая сумма осадков - на Гавайских островах, на горе Уайвиль,- 1198 см и на горной станции Черрапунджи в Ассаме, в Индии,- 1140 см; на последней в 1861 году зарегистрировано и рекордное годовое количество осадков - 2300 см! Таким образом, Уайвиль и Черрапунджи - самые богатые осадками точки на земном шаре. Самые бедные находятся в Африке и в Южной Америке: в оазисе Кхара, в Египте, в среднем выпадает меньше 0,1 мм, то есть только следы осадков, а в населенном пункте Арика, в Чили, за год в среднем набирается 0,5 мм осадков.

6.32. Где самое сухое место на территории Советского Союза?

В г. Турткуль в Каракалпакии выпадает за год всего 80 мм осадков. Устье Волги следует считать самым засушливым районом во всей Европе: в Астрахани среднее годовое количество осадков составляет всего 165 мм.

6.33. Насколько велика разница в количестве осадков, выпадающих над различными районами Мирового океана?

Разница может быть очень большой: на Бермудских островах в Атлантике выпадает в среднем в год 1445 мм осадков, а на о. Сантьягу (острова Зеленого Мыса) в той же Атлантике - всего 235 мм. Даже в пределах одного гористого острова в океане разница в количестве выпадающих осадков может быть поразительно большой. Например, на о. Оаху, на Гавайях, на наветренной стороне выпадает в среднем 500 мм осадков, а на подветренной - всего 25 мм, то есть в 20 раз меньше! На других островах Гавайского архипелага осадков выпадает более 1000 мм в год, а на отдельных горных станциях - в десять раз больше (см. 6.31).

6.34. Какие факторы могут вызывать изменения климата?

Антропогенное воздействие на климат может быть преднамеренным, то есть сознательно совершаемым, и непреднамеренным, то есть непроизвольным, связанным с человеческой деятельностью, преследующей совсем иные цели.

Природные факторы воздействия на климат можно разбить на несколько групп: астрономические, геофизические, метеорологические. Группа астрономических факторов включает светимость (радиацию) Солнца, положение и движение Земли в солнечной системе, наклон ее оси вращения к плоскости орбиты и скорость вращения. Это все внешние климатообразующие факторы, связанные с влиянием на движение Земли других тел солнечной системы и определяющие инсоляцию (облучение солнечной радиацией) и гравитационные воздействия (создающие приливы - отливы и колебания в движении Земли по ее орбите и вокруг собственной оси). Вполне возможно, что глобальные колебания климата в далеком прошлом нашей планеты были связаны с изменениями параметров земной орбиты и наклона Земной оси. Этой точки зрения придерживается группа ученых - последователей югославского астрофизика Миланковича.

Группа геофизических факторов связана со свойствами Земли как планеты: ее размерами и массой, внутренними источниками тепла, собственными магнитными и гравитационными полями, особенностями земной поверхности и ее взаимодействия с атмосферой. Влияние факторов этой группы на значительном отрезке времени, в течение которого поверхность нашей планеты сохраняет ее современный вид, можно считать стабильным. Однако в более отдаленном прошлом оно могло существенно изменять земной климат. Достаточно указать на подвижность материков, изменения в распределении участков суши и морей, конфигурации и высоте горных хребтов и т. п.

Наконец, группа метеорологических факторов охватывает основные характеристики атмосферы и гидросферы, их массу и химический состав. Содержание в атмосфере термодинамически активных примесей, таких, как вода и углекислый газ, а также аэрозолей, имеет решающее значение для формирования земного климата, и колебания их количества, возможно, являются причиной колебаний климата нашей планеты - как в прошлом, так и в будущем.

6.35. Что известно об изменениях земного климата в прошлом и их причинах?

Наука накопила много сведений об изменениях земного климата в прошлом, но не может сказать почти ничего достоверного о причинах, вызвавших эти изменения.

Можно считать доказанным, что за всю историю Земли климат менялся неоднократно, и в целом многие миллионы лет назад он был более теплым. Однако уже в пределах нескольких последних миллионов лет было по крайней мере четыре ледниковые эпохи со значительным похолоданием климата в средних широтах северного полушария, когда температура была ниже современной на 5°С, а в межледниковое время повышалась на несколько градусов, оставаясь в первый межледниковый период на несколько градусов ниже ее современного значения, а в два последующих - на несколько градусов выше его. В ледниковые эпохи значительные пространства полярных и умеренных широт северного полушария были покрыты льдами, а на свободных от льда участках климат был значительно суровее и суше современного.

Из четырех ледниковых эпох самая древняя - гюнц-небрасская (начало - около 1 млн. лет назад, конец - около 600 тыс. лет назад), известная по ледникам, покрывавшим территорию Западной Европы, Канады и части США. Затем ледники отступили, а после нескольких сот тысяч лет потепления началось новое оледенение в Европе и в Северной Америке, получившее название миндельскоокско-канзасского (примерно 500 - 250 тыс. лет назад). Потом пришла Великая мекледниковая эпоха с очень теплым климатом в северном полушарии, за которой последовало новое, самое интенсивное оледенение, рисскоднепровско-иллинойсское (примерно 200 - 100 тыс. лет назад), при котором ледники в Восточной Европе достигли 48° с, ш. Новое потепление привело к отступанию ледников за пределы континентов Евразии и Северной Америки, но затем последовало еще одно, последнее, большое оледенение - вюрмско-висло-валдайско-висконсинское, начавшееся около 75 тыс. лет назад и закончившееся примерно 10 тыс. лет назад. Сменившее последнее оледенение потепление распространилось уже и на наше время. Оно достигло максимума в северных широтах в так называемую эпоху викингов (конец прошлого - начало нынешнего тысячелетия), когда выходцы из Скандинавии - викинги - достигли по свободным от льдов водам Северной Атлантики Исландии, Южной Гренландии и даже Лабрадора и Ньюфаундленда в Северной Америке и начали заселять их. Однако в XII веке появились первые признаки прекращения потепления, и в XV - XVII веках началось малое оледенение, или малый ледниковый период, за время которого льды снова сковали всю Гренландию, ледники Альп продвинулись в долины Центральной Европы и вызвали очень суровые зимы во всем умеренном поясе Европы. Очередное потепление началось в конце XIX века и перешло в наш век, чтобы прерваться в 40-е годы, а в дальнейшем, в 60-е годы, смениться похолоданием.

6.36. Какие колебания климата имели место в 20-м столетии?

22. Изменения температуры отдельно в северном и южном полушариях за год (а) и за зимний сезон (б)

Наличие систематических наблюдений на обширной сети станций в обоих полушариях Земли позволяет составить полную картину колебаний климата с начала столетия и до наших дней. Потепление, начавшееся в прошлом столетии, достигло максимума в 20 - 30-е годы и оказалось наиболее существенным в Арктике, где зимние температуры воздуха повысились в Гренландии на 5°С, а на Шпицбергене - даже на 8 - 9°С. Повсеместно отступали ледники в Европе, Азии, Канаде, в горах стала более высокой граница снежного покрова. В арктических морях уменьшились в размерах острова, покрытые ледником, а некоторые из них исчезли совсем - на их месте остались лишь подводные банки. В северном полушарии отступила к северу граница вечной мерзлоты, а площадь льдов в арктических морях сократилась наполовину. На 1,5 - 2°С теплее стали воды в Баренцевом море и в Северном Ледовитом океане, что привело к широкой миграции на север промысловых рыб - трески, сельди и расширению ареала млекопитающих и птиц. Потепление отмечалось и в южном полушарии, то есть носило глобальный характер, хотя в средних и низких широтах оно не было интенсивным. В масштабах полушарий оно составило около половины градуса, что видно из рис. 22. В конце 40-х годов потепление сменилось незначительным похолоданием, которое, однако, не было глобальным, в частности, не отмечалось в Австралии. Но в северном полушарии началось наступание ледников, возросла площадь полярных льдов. В конце 50-х годов приземная температура воздуха в северном полушарии упала ниже среднего значения, но к 60-м годам снова несколько поднялась (рис. 23).

23. Отклонения приземной средней температуры воздуха в северном полушарии от средней за период с 1881 по 1979 год

В 70-е годы вновь наметилось небольшое потепление, оказавшееся неустойчивым. Что наблюдается сейчас, точно сказать нельзя. В зависимости от того, какое количество и какие именно метеорологические станции земного шара привлекать для подсчета и какой пользоваться методикой расчетов, можно получить различные результаты, прямо противоположные по своему характеру. Одни ученые склонны считать, что потепление продолжается и земной климат постепенно будет приближаться к такому, какой был в плиоцене. Другие, наоборот, считают, что потепление бесповоротно закончилось и Земля стоит перед новым наступанием льдов, в преддверии новой ледниковой эпохи... Возможность прийти к противоположным выводам при анализе одного и того же материала свидетельствует о несущественности современных нам изменений климата и отсутствии общепринятой методики их оценки. Колебания климата, подобные тем, что происходят сейчас, неоднократно имели место и в сравнительно недалеком прошлом - периоды продолжительностью 15 - 25 лет, каждый с потеплениями и похолоданиями, на протяжении трех последних столетий наблюдались не раз. Так, известна очень суровая зима 1739/40 года в Европе, сходная озимой 1978/79 года. Памятны суровые зимы 1809, 1912, 1941/42, 1949/50, 1955/56, 1965/66 годов и, наоборот, очень теплые зимы 1924/25, 1948/49, 1951/52, 1956/57 и 1975/76 годов. Но все эти колебания имели естественный характер, они не были связаны с вмешательством человека.