КЛИМАТЫ ТРОПИЧЕСКОГО И СУБТРОПИЧЕСКОГО ПОЯСОВ. Климаты тропического и субтропического поясов
 Скачать 192.5 Kb.
|
|
КЛИМАТЫ ТРОПИЧЕСКОГО И СУБТРОПИЧЕСКОГО ПОЯСОВ Климаты тропического пояса подразделяются на океанический и континентальный климаты, а также климаты западных и восточных побережий материков. Рассмотрим континентальный тропический климат. Он широко распространен в тропических широтах Северной и Южной Африки и в Азии. В Америке и Австралии области с континентальным типом климата имеют меньшую площадь и условия там более мягкие. На рис. 5.11 для примера представлены среднемесячные значения потоков суммарной солнечной радиации и радиационного баланса на станции Гат в Северной Африке. Приход солнечной радиации к земной поверхности максимален в июне, когда на северном тропике полуденная высота Солнца достигает зенита. Значения фактической суммарной радиации повторяют ход возможной радиации, так как облачность здесь небольшая (1—3 балла). Снижает приход солнечной радиации к Земле низкая прозрачность атмосферы, обусловленная содержанием в воздухе большого количества аэрозоля континентального происхождения. Радиационный баланс положителен во все месяцы года и достигает больших значений. Радиационное тепло в условиях дефицита влажности почвы затрачивается на нагревание поверхности почвы и воздуха. Поэтому температура достигает летом высоких значений (рис. 5.12) и характеризуется большой амплитудой годового хода.  Рис. 5.11. Годовой ход суммарной солнечной радиации, возможной при ясном небе (7), и фактической (2); годовой ход радиационного баланса (3) на станции Гат (24°58'с.ш., 10°10'в.д.)  Рис. 5.12. Годовой ход температуры (7) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Гат Относительная влажность невелика, причем в летние месяцы среднемесячные значения составляют всего около 10%, а в отдельные дни не превышают 5%. Осадки выпадают крайне редко и носят ливневый характер. Их количество невелико. Это связано с сухостью воздуха и с тем, что уровень конденсации располагается обычно на высоте нескольких километров над земной поверхностью. Примером климатического режима горных массивов в данном типе климата являются плато Тибести (Чад) и Хоггар (Алжир). Обобщение данных долгопериодных наблюдений на станции Таман- рассет (1377 м, 2248' с.ш., 05°27' в.д.) и эпизодических исследований на станции Асекрим (2706 м, 23° 16' с.ш., 05°38' в.д.) показало, что среднемесячная температура января в Таманрассете равна 5°С и только 2°С в Асекриме. При этом количество ситуаций снижения температуры ниже нуля возрастает на этих станциях от 39 сут./год до 114 сут./год. В июле и августе температура равна 35°С в Таманрассете и 24°С в Асекриме. В режиме осадков наблюдается два максимума: примерно 60% их годового количества выпадает в августе—сентябре и 25% — в мае—июне. С высотой количество осадков увеличивается: так, в Таманрассете годовая сумма равна 46 мм, а в Асекриме — 116 мм. Это распределение больше типично для влажных лет, а в сухие годы осадки в Таманрассете составляют около 10 мм и возрастают с высотой только до 50 мм. Континентальный тропический климат Северной Африки и Азии характеризует самый жаркий и засушливый регион Земли. Здесь ГТК менее 0,3. В других регионах условия несколько мягче. В австралийских пустынях и пустыне Калахари в Южной Африке годовое количество осадков может достигать 100—300 мм. Еще больше осадков выпадает в пустынях и полупустынях Мексиканского нагорья и Южной Америки. Здесь ГТК возрастает до 0,6—0,8. В условиях обширных однородных регионов Африки, Азии и Австралии формируется тропический континентальный воздух, отличающийся высокими температурами, низкой относительной влажностью и значительной запыленностью, снижающей прозрачность атмосферы. В тропическом поясе над океанами формирование морского тропического воздуха происходит в условиях субтропических антициклонов. Свойственное им оседание воздуха выражается в формировании инверсионных слоев (инверсий сжатия), из которых наиболее устойчивая инверсия температуры, располагающаяся в нижней части тропосферы, — так называемая пассатная инверсия. Ее стабильность может охарактеризовать то, что первые представления о пространственном распределении ее высоты и мощности в Атлантическом океане были получены путем маршрутного зондирования, осуществленного одним судном. Несмотря на то что измерения были проведены в разное время, их обобщение в виде единой карты дало правильное представление о географической локализации инверсии. Количество солнечной радиации, приходящей к поверхности, здесь так же велико, как и над сушей, однако радиационный баланс больше из-за того, что альбедо поверхности океана (6—7%) гораздо меньше, чем альбедо поверхности земли в области тропических пустынь (27—31%). Кроме того, над океанами меньше (по модулю) баланс длинноволновой радиации, поскольку температура поверхности не так высока, как в тропических пустынях, и влажная атмосфера над океанами менее прозрачна для длинноволновой радиации. Структура теплового бюджета деятельного слоя характеризуется примерным балансом между поступающей солнечной радиацией и затратами тепла на испарение. Поэтому сезонные изменения температуры невелики. Именно в этом типе климата над обширными частями океанов в воздухе накапливается большое количество водяного пара (влагосодержание вертикального столба атмосферы характеризуется значениями 20-30 кг/м2), здесь испарение существенно превышает осадки. Водяной пар постоянно транспортируется в ВЗК, где происходит конденсация этих запасов и уже осадки значительно превышают испарение (см. параграф 1.2). В морском тропическом климате может выпадать большое количество осадков только в тех случаях, когда морская поверхность прерывается сушей и тем более если этому способствуют орографические особенности. Например, во время плавания через Тихий океан Тур Хейердал и его спутники замечали острова, мимо которых двигался их плот, по наличию башен кучево-дождевых облаков, вздымающихся среди мелких кучевых облаков пассатной зоны. Эти облака возникают как за счет перегрева поверхности, позволяющего восходящему термику пробить слой инверсии, так и за счет орографического подъема (если рельеф это обеспечивает). В результате, например, на наветренном, обращенном на восток склоне о. Кенае в Гавайском архипелаге осадков выпадает около 1500 мм в год, а на подветренной стороне в Гонолулу — около 700 мм. В качестве примера климата западных побережий материков рассмотрим данные станции Мосамедиш, расположенной на побережье Анголы в Южной Африке (рис. 5.13). Здесь обращает на себя внимание ряд обстоятельств. Во-первых, это удивительно низкие для данных широт температуры, что связано с невысокой температурой океана вблизи побережья, а также стабильно наблюдаемыми подын- версионными слоистыми облаками. Их мощность невелика, но оптическая плотность достаточна для того, чтобы уменьшить до нуля поток прямой солнечной энергии. Во-вторых, это практически полное отсутствие осадков, несмотря на то, что наблюдается 9—10-балльная облачность и регион расположен на побережье. Наличие типичной пустыни на берегу океана отмечается практически во всех регионах данного типа климата. В частности, такова пустыня Атакама, протянувшаяся узкой полосой вдоль западного побережья тропиков Южной Америки, в которой (данные станции Икике) годовая сумма осадков составляет в среднем 1 мм. Климатическому режиму западного побережья тропиков Северо- Западной Африки присуще своеобразное оптическое явление. Здесь восточные потоки выносят на океан огромные объемы пыли, поднятой в воздух над обширными регионами пустыни Сахара. Сильная мутность воздуха заметна на расстоянии нескольких десятков (до первых сотен) километров от побережья, и эта область Атлантики получила характерное название «море Мрака». Постоянство восточных потоков таково, что в донных океанских отложениях данного региона  Рис. 5.13. Годовой ход температуры (7) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Мосамедиш (15°11' ю.ш., 12°09' в.д.) отмечается своеобразный доломитовый градиент — убывание содержания доломита с востока на запад в связи с постепенным очищением воздуха при его переносе над океаном. Аналогичные, но меньшей площади территории с пониженной прозрачностью атмосферы отмечаются на северо-западе Аравийского моря и у побережья Юго- Западной Африки. Тропический климат восточных побережий материков формируется в иных условиях. Здесь гораздо теплее морская поверхность и преобладает вынос теплых и влажных воздушных масс из низких широт. Эти особенности в сочетании с ослабленным влиянием субтропического антициклона способствуют очень теплой погоде с большим количеством осадков. Причем, в отличие от субэкваториального климата, сухой сезон не наблюдается, хотя сезонность в динамике осадков выражена, как правило, очень хорошо. Рассмотрим для примера станцию Салвадор. Здесь, как и в других регионах тропиков, возможная при ясном небе суммарная радиация очень велика (рис. 5.14), но фактическая снижена на 30% из-за влияния облачности. Радиационный бюджет, как и в условиях океанического типа климата, существенно больше, чем на суше. Температурный режим отличается стабильностью (рис. 5.15), и по этому признаку данный тип климата напоминает экваториальный. Количество осадков обеспечивает режим достаточного или даже избыточного увлажнения (ГТК составляет 1—2). Режим осадкообразования в значительной степени определяется циклоническими возмущениями тропиков, в том числе тропическими штормами и ураганами. Важную роль играют и локальные особенности побережий и рельефа, стимулирующие осадки, которые связаны с орографическими и бризовыми явлениями. Важно отметить, что мезоциркуляции и циркуляции синоптического масштаба функционируют не автономно, а сложно взаимодействуя.  Рис. 5.14. Годовой ход суммарной солнечной радиации, возможной при ясном небе (7), и фактической (2); годовой ход радиационного баланса (3) на станции Салвадор (12°57'ю.ш., 38°30'з.д.)  Рис. 5.15. Годовой ход температуры (7) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Салвадор Переходя к климатам субтропического пояса, отметим, что здесь радиационный баланс несколько меньше, чем в тропиках, но все еще существенно больше, чем в умеренной зоне, и круглый год положителен. В субтропическом поясе происходит сезонная смена умеренного и тропического воздуха. Важнейшую роль играет циркуляция атмосферы, создающая на фоне общих для субтропического пояса условий принципиальные региональные различия. Континентальный субтропический климат распространен в центральных частях материков Азии и Америки. Радиационные условия иллюстрирует рис. 5.16. Видно, что поступление солнечной радиации к поверхности Земли весьма велико, причем облачность играет сравнительно небольшую роль, так как облака летом практически отсутствуют, а в холодный период года их количество составляет менее 5 баллов. Сезонный ход радиационного баланса выражен четко. В отличие от условий континентального умеренного климата (см. параграф 4.2) структура теплового баланса совершенно другая. Затраты тепла на испарение происходят только в весенние месяцы, причем они невелики (не более 20%), в остальные месяцы радиационное тепло расходуется на нагрев почвы и воздуха. Термический режим станции Багдад (рис. 5.17) характеризуется жарким сухим летом (со среднемесячными температурами 32—33°С) и мягкой сухой зимой (со среднемесячными температурами 10—12°С). В других регионах зимние температуры могут быть существенно ниже. Так, в Тегеране (35°42' с.ш., 51°30' в.д.) средняя температура января 2,6°С, а в Тур- фане (42°56' с.ш., 89° 12' в.д.) среднемесячные температуры зимних месяцев отрицательны и в январе достигают -9°С. Из представленных примеров следует, что снижение зимних температур происходит закономерно с нарастанием континентальности климата.  Рис. 5.16. Годовой ход суммарной солнечной радиации, возможной при ясном небе (/), и фактической (2); годовой ход радиационного баланса (3) на станции Багдад (33°21'с.ш., 44°2б'в.д.)  Рис. 5.17. Годовой ход температуры (7) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Багдад Формирование сухих и достаточно холодных условий в зимнее время связано с тем, что развитие циклонических вихрей на иранской ветви полярного фронта происходит при взаимодействии двух континентальных воздушных масс — тропической и умеренной. Запасы влаги в этих массах малы, поэтому и количество осадков невелико. При увеличении континентальности усиливается влияние ан- тициклонального режима циркуляции. При этом зимние осадки на таких станциях, как Турфан, практически отсутствуют. Большой радиационный баланс в летнее время обеспечивает сильный прогрев поверхности и воздуха. В это время года здесь над особенно прогретыми регионами формируются невысокие термические депрессии. В них благодаря конвергенции воздушных масс происходит подъем воздуха, развивается конвекция, однако из-за низкого влагосодержания воздуха конденсация не реализуется. Кроме того, происходит подавление конвекции, связанное с тем, что в верхней тропосфере воздушные течения принимают такой характер, который способствует развитию нисходящих движений в тропосфере. В субтропическом климате центральной части Азии находятся высокогорные области Тибетского нагорья, средняя высота которого составляет 3,5—4 км. Его размеры таковы, что создаваемые им возмущения теплового и динамического режимов проявляются в виде заметных особенностей циркуляции атмосферы этого региона. В Северной Америке области с континентальным субтропическим типом климата выражены особенно резко на севере Мексики, юго-западе Калифорнии, юге Аризоны и Невады, так как эти регионы защищены от притока влажного воздуха с океанов горными системами. На юге Великих равнин влияние континентальности проявляется главным образом зимой, однако в силу неустойчивости Канадского антициклона оно выражено далеко не так эффектно, как в Азии. Гидротермический коэффициент континентального субтропического климата составляет около 0,5 (в особо засушливых областях Северной Америки — 0,3). К востоку от Скалистых гор ГТК увеличивается и может достигать 0,5-1. Субтропический тип климата над океанами характеризуется гораздо меньшей амплитудой колебаний температуры. В летнее время преобладающим оказывается влияние субтропических антициклонов. Осадкообразующие процессы подавляются устойчивой стратификацией атмосферы. Радиационное тепло затрачивается главным образом на испарение, и над обширными акваториями океанов в системе субтропических антициклонов формируется (как и в более низких широтах) морской тропический воздух. Зимой здесь развита циклоническая деятельность на полярном фронте. В теплых секторах циклонов находится имеющий большое влагосодержание морской тропический воздух, что приводит к обильным осадкам, в холодных секторах — морской умеренный воздух. На западном побережье материков в субтропиках летние условия определяются влиянием антициклональной циркуляции субтропических антициклонов или их отрогов. В некоторых регионах ослабление летом осадкообразующих процессов связано с проходящими вдоль побережий зонами апвеллинга и холодными течениями. Рассмотрим для примера Сан-Франциско. Лето на побережье жаркое и сухое (рис. 5.18). Зимой регион подвергается влиянию циклогенеза на полярном фронте. Такой тип климата характерен для побережий Северной и Южной Америки, где он не распространяется глубоко внутрь материка из-за горных хребтов, протянувшихся параллельно береговой линии. К этому типу климата относятся также южная часть Австралии и юг Африканского материка. Наиболее глубоко внутрь материка данный тип климата проникает в Средиземноморье, чему способствует уникальное внедрение Средиземного моря внутрь континента. Здесь летом господствует западный и юго- западный перенос, приносящий сюда тропический воздух морского или континентального происхождения по периферии отрога Азорского антициклона. Сочетание теплой воздушной массы с антици- клоническим режимом погоды создает сильный прогрев территории. Стабильность антициклонального гребня очень велика, и вероятность осадков мала. Зимой в этом регионе активно развивается циклогенез, создаваемый как приходящими сюда атлантическими циклонами, так и собственными циклонами, возникающими или регенерирующими на средиземноморской ветви полярного фронта.  Рис. 5.18. Годовой ход температуры (/) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Сан-Франциско (37°47'с.ш., 122°25'з.д.) На восточных побережьях материков климат имеет муссонный характер. Зимой эти районы находятся под влиянием холодных квазимеридионально ориентированных потоков воздуха, распространяющихся по периферии азиатского и других аналогичных антициклонов. На восточном побережье Азии зимний муссон несет континентальный воздух на юг, вынося его из Северной Монголии и Сибири. Поэтому в северной части субтропического пояса зимние температуры могут быть отрицательные (так, в Пекине средняя температура января составляет -4,5°С). Южнее, например, в Нанкине, температура зимой уже в среднем не опускается ниже нуля (рис. 5.19).  Рис. 5.19. Годовой ход температуры (7) и относительной влажности воздуха (2) у поверхности земли и месячных сумм осадков (3) на станции Нанкин (32°03'с.ш., 118°47'в.д.) В летнее время выпадают обильные осадки. Осадкообразующей воздушной массой является морской тропический воздух. Осадки связаны с интенсивной циклонической деятельностью, причем важную роль могут играть как процессы умеренных широт, так и возмущения, выходящие из тропиков (в том числе тропические штормы и ураганы). На восточном побережье Северной Америки количество осадков велико в летнее время, однако муссонные черты несколько затушевывает то, что достаточно много осадков выпадает и зимой. В Южной Америке размеры материка не позволяют формироваться устойчивому зимнему антициклону. В регионе Л а-Плато осадки выпадают во все сезоны года, однако летом их все-таки в два раза больше, чем зимой. Условия тепловлагообеспеченности у территорий, относящихся к климату восточных побережий, обычно достаточно хорошие (ГТК >1) для получения богатых урожаев самых разнообразных сельскохозяйственных культур. |