Кли́мат ( (род. п. ) — наклон (имеется в виду наклон солнечных лучей к горизонтальной поверхности)) — многолетний (порядка нескольких десятилетий) режим погоды. Погода, в отличие от климата — это мгновенное состояние некоторых характеристик (температура, влажность, атмосферное давление). Климат в узком смысле — локальный климат, характеризует данную местность в силу её географического местоположения. Климат в широком смысле — глобальный климат, характеризует статистический ансамбль состояний, через который проходит система «атмосфера — гидросфера — суша — криосфера — биосфера» за несколько десятилетий. Отклонение погоды от климатической нормы не может рассматриваться как изменение климата, например, очень холодная зима не говорит о похолодании климата.
Основными глобальными геофизическими циклическими процессами, формирующими климатические условия на Земле, являются теплооборот, влагооборот и общая циркуляция атмосферы.
Изучается и классифицируется не только климат территорий планетарного масштаба (макроклимат), а также и местный климат (мезоклимат) — климат относительно небольших территорий со сравнительно однородными условиями (климат лесного массива, морского побережья, участка реки, города или городского района), и микроклимат, характеризующий небольшие участки внутри местного климата (поляна в лесу), в том числе микроклимат помещений.
Климат изучается наукой климатологией. Изменения климата в прошлом изучает палеоклиматология.
Кроме Земли, понятие «климат» может относиться к другим небесным телам (планетам, их спутникам и астероидам), имеющим атмосферу.
Методы изучения Чтобы сделать выводы об особенностях климата, необходимы многолетние ряды наблюдений за погодой. В умеренных широтах пользуются 25—50-летними рядами, в тропических — менее продолжительными. Климатические характеристики выводятся из наблюдений над метеорологическими элементами, наиболее важными из них являются атмосферное давление, скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, облачность и атмосферные осадки. Кроме этого изучают продолжительность солнечной радиации, длительность безморозного периода, дальность видимости, температуру верхних слоев почвы и воды в водоёмах, испарение воды с земной поверхности, высоту и состояние снежного покрова, всевозможные атмосферные явления, суммарную солнечную радиацию, радиационный баланс и многое другое.
Прикладные отрасли климатологии пользуются необходимыми для их целей характеристиками климата: в агроклиматологии — суммы температур вегетационного периода; в биоклиматологии и технической климатологии — эффективные температуры; Используются также и комплексные показатели, определяемые по нескольким основным метеорологическим элементам, а именно всевозможные коэффициенты (континентальности, засушливости, увлажнения), факторы, индексы.
Многолетние средние значения метеорологических элементов и их комплексных показателей (годовые, сезонные, месячные, суточные и так далее), их суммы, периоды повторяемости считаются климатическими нормами. Несовпадения с ними в конкретные периоды считаются отклонениями от этих норм.
Для оценок будущих изменений климата применяют модели общей циркуляции атмосферы.
Климатообразующие факторы Климат планеты зависит от целого комплекса астрономических и географических факторов, влияющих на суммарное количество солнечной радиации, получаемой планетой, а также её распределение по сезонам, полушариям и континентам. С началом промышленной революции человеческая деятельность становится климатообразующим фактором.
Выделяют три главных климатообразующих фактора: солнечная радиация; циркуляция атмосферы; рельеф местности (подстилающая поверхность).
Астрономические факторы К астрономическим факторам относятся светимость Солнца, положение и движение планеты Земля относительно Солнца, угол наклона оси вращения Земли к плоскости её орбиты, скорость вращения Земли, плотность материи в окружающем космическом пространстве. Вращение Земного шара вокруг своей оси обусловливает суточные изменения погоды, движение Земли вокруг Солнца и наклон оси вращения к плоскости орбиты вызывают сезонные и широтные различия погодных условий. Эксцентриситет орбиты Земли — влияет на распределение тепла между Северным и Южным полушарием, а также на величину сезонных изменений. Скорость вращения Земли практически не изменяется, является постоянно действующим фактором. Благодаря вращению Земли существуют пассаты и муссоны, а также образуются циклоны.
Географические факторы К географическим факторам относятся размеры и масса Земного шара величина силы тяжести состав воздуха и масса атмосферы географическая широта высота над уровнем моря распределение суши и моря орография океанические течения характер подстилающей поверхности — почвенный, растительный, снежный и ледовый покровы.
Влияние солнечного излучения
Важнейшим элементом климата, влияющим на остальные его характеристики, в первую очередь на температуру, является лучистая энергия Солнца. Огромная энергия, освобождающаяся в процессе ядерного синтеза на Солнце, излучается в космическое пространство. Мощность солнечного излучения, получаемого планетой, зависит от её размеров и расстояния от Солнца. Суммарный поток солнечного излучения, проходящий за единицу времени через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно потоку, на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца вне земной атмосферы, называется солнечная постоянная. В верхней части земной атмосферы каждый квадратный метр, перпендикулярный солнечным лучам, получает 1365 Вт ± 3,4 % солнечной энергии. Энергия варьирует в течение года вследствие элиптичности земной орбиты, наибольшая мощность поглощается Землёй в январе. Несмотря на то, что около 31 % полученного излучения отражается обратно в пространство, оставшейся части достаточно для поддержания атмосферных и океанических течений, и для обеспечения энергией почти всех биологических процессов на Земле.
Энергия, получаемая земной поверхностью, зависит от угла падения солнечных лучей, она является наибольшей, если этот угол прямой, однако бо́льшая часть земной поверхности не перпендикулярна солнечным лучам. Наклон лучей зависит от широты местности, времени года и суток, наибольшим он является в полдень 22 июня севернее тропика Рака и 22 декабря южнее тропика Козерога, в тропиках максимум (90°) достигается 2 раза в год.
Другим важнейшим фактором, определяющим широтный климатический режим, является продолжительность светового дня. За полярными кругами, то есть севернее 66,5° с. ш. и южнее 66,5° ю. ш. продолжительность светового дня изменяется от нуля (зимой) до 24 часов летом, на экваторе круглый год 12-часовой день. Так как сезонные изменения угла наклона и продолжительности дня более заметны в более высоких широтах, амплитуда колебаний температур в течение года снижается от полюсов к низким широтам.
Поступление и распределение по поверхности земного шара солнечного излучения без учёта климатообразующих факторов конкретной местности называется солярным климатом.
Доля солнечной энергии, поглощаемой земной поверхностью, заметно варьирует в зависимости от облачности, типа поверхности и высоты местности, составляя в среднем 46 % от поступившей в верхние слои атмосферы. Постоянно присутствующая облачность, как, например, на экваторе, способствует отражению большей части поступающей энергии. Водная поверхность поглощает солнечные лучи (кроме очень наклонных) лучше других поверхностей, отражая всего 4—10 %. Доля поглощённой энергии выше среднего в пустынях, расположенных высоко над уровнем моря, из-за меньшей толщины атмосферы, рассеивающей солнечные лучи.
Циркуляция атмосферы
Общая циркуляция атмосферы — совокупность крупномасштабных воздушных течений над земной поверхностью. В тропосфере к ним относят пассаты, муссоны, а также переносы воздушных масс, связанные с циклонами и антициклонами. Циркуляция атмосферы существует из-за неравномерного распределения атмосферного давления, вызванного тем, что на разных широтах Земли её поверхность по-разному прогревается солнцем и земная поверхность имеет различные физические свойства, особенно из-за её разделения на сушу и море. В результате обмена теплом между земной поверхностью и атмосферой из-за неравномерного распределения тепла, существует постоянная циркуляция атмосферы. Энергия циркуляции атмосферы постоянно расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечного излучения Архивировано из источника 10 мая 2013.
В наиболее прогреваемых местах нагретый воздух имеет меньшую плотность и поднимается вверх, таким образом образуется зона пониженного атмосферного давления. Аналогичным образом образуется зона повышенного давления в более холодных местах. Движение воздуха происходит из зоны высокого атмосферного давления в зону низкого атмосферного давления. Так как чем ближе к экватору и дальше от полюсов расположена местность, тем лучше она прогревается, в нижних слоях атмосферы существует преобладающее движение воздуха от полюсов к экватору.
Поскольку, Земля также вращается вокруг своей оси, поэтому на движущийся воздух действует сила Кориолиса и отклоняет это движение к западу. В верхних слоях тропосферы образуется обратное движение воздушных масс: от экватора к полюсам. Его кориолисова сила постоянно отклоняет к востоку, и чем дальше, тем больше. И в районах около 30 градусов северной и южной широты движение становится направленным с запада на восток параллельно экватору. В результате попавшему в эти широты воздуху некуда деваться на такой высоте, и он опускается вниз к земле. Здесь образуется область наиболее высокого давления. Таким образом образуются пассаты — постоянные ветры, дующие по направлению к экватору и на запад, и так как заворачивающая сила действует постоянно, при приближении к экватору пассаты дуют почти параллельно ему. Воздушные течения верхних слоёв, направленные от экватора к тропикам, называются антипассатами. Пассаты и антипассаты как бы образуют воздушное колесо, по которому поддерживается непрерывный круговорот воздуха между экватором и тропиками. Между пассатами Северного и Южного полушарий находится внутритропическая зона конвергенции.
В течение года эта зона смещается от экватора в более нагретое летнее полушарие. В результате в некоторых местах, особенно в бассейне Индийского океана, где основное направление переноса воздуха зимой — с запада на восток, летом оно заменяется противоположным. Такие переносы воздуха называются тропическими муссонами. Циклоническая деятельность связывает зону тропической циркуляции с циркуляцией в умеренных широтах и между ними происходит обмен тёплым и холодным воздухом. В результате междуширотного обмена воздухом происходит перенос тепла из низких широт в высокие и холода из высоких широт в низкие, что приводит к сохранению теплового равновесия на Земле.
На самом деле циркуляция атмосферы непрерывно изменяется, как из-за сезонных изменений в распределении тепла на земной поверхности и в атмосфере, так и из-за образования и перемещения в атмосфере циклонов и антициклонов. Циклоны и антициклоны перемещаются в общем по направлению к востоку, при этом циклоны отклоняются в сторону полюсов, а антициклоны — в сторону от полюсов.
Типы климата
Классификация климатов Земли может производиться как по непосредственно климатическим характеристикам (классификация В. П. Кёппена), так и основываться на особенностях общей циркуляции атмосферы (классификация Алисова), или по характеру географических ландшафтов (классификация Л. С. Берга). Климатические условия местности определяет в первую очередь т. н. солярный климат — приток солнечного излучения на верхнюю границу атмосферы, в зависящий от широты и различающийся в разные моменты и времена года. Тем не менее границы климатических поясов не только не совпадают с параллелями, но даже не всегда огибают земной шар, при этом существуют изолированные друг от друга зоны с одинаковым типом климата. Также важное влияние оказывает близость моря, система циркуляции атмосферы и высота над уровнем моря.