Атмосфера и климат природного территориального комплекса

•  Санкт-Петербургский Государственный Лесотехнический Университет им. С.М.Кирова

• __________________________________________________________________________

• Контрольная работа по ландшафтоведению.

• Тема: Атмосфера и климат природного территориального комплекса.

• Выполнила студентка:

•  ФЛА, 5 курса 

• 5 группы, з/о

• зач. кн. №560111

• Екимова Полина Юрьевна

• Санкт-Петербург

• 2013г.

• 1. Атмосфера и климат.

• Атмосфера  - это газовая (воздушная) оболочка Земли. Она является вторым по силе и возрасту компонентом ландшафта, влияющим на развитие и формирование ПТК.

• Атмосфера имеет слоистое строение:

• - от поверхности земли до высоты 7-8 км простирается тропосфера,

• - до высоты 50 км  - стратосфера,

• - до высоты 85 км  - мезосфера,

• - до высоты 300 км – термосфера,

• - до высоты 1000 км -  экзосфера.

• В пределах 50-80 км прослеживается озоновый слой, защищающий живые организмы Земли от ультрафиолетового облучения.

•  Наибольшее ландшафтоформирующие значение имеет тропосфера и, главным образом, ее нижние слои. Тропосфера содержит 80% воздуха и весь водяной пар. Температура тропосферы понижается на 0,65 градусов на каждые 100м подъема. Нижний слой тропосферы (500-1500м) на контакте с земной корой называется пограничным слоем атмосферы, отличающимся большим запылением и содержанием микроорганизмов. В этом слое турбулентный обмен оказывает заметное влияние на ветер и суточный ход метеорологических элементов.

•  Нижние несколько десятков метров выделяются под названием приземного слоя атмосферы, вследствие непосредственной близости к дневной поверхности Земли. состав воздуха у земной поверхности - 78% азота  и  21% кислорода, доли процента составляют озон, аргон и углекислый газ. В атмосфере присутствует пыль и вода в виде капелек и кристаллов. По составу воздуха, вертикальному строению, суточной и сезонной цикличности атмосфера изменяется медленно и является относительно стабильным компонентом.

• В тропосфере Земли есть слой с положительным балансом твердых осадков – хионосфера. при соприкосновении поверхности Земли с хионосферой на ней происходит накопление снега и образованием в дальнейшем ледников. Высота хионосферы над поверхностью Земли определяет высоту снеговой линии гор. Открытие гляциолагами хионосферы по-новому объясняет многие процессы, связанные с образованием ледников  и ледовых покровов Земли. Обязательным условием образования ледников являются вода и отрицательная температура воздуха. Понятным становится взаимосвязь  ледниковых эпох с эпохами горообразования. тектонические поднятия земной коры, соприкосновение ее поверхности с хионосферой вызывает аккумуляцию твердых осадков и образование ледников.

• Ледниковые покровы, отнимая из атмосферы воду, иссушали ее, делали климат более континентальным. В связи с этим появились аридные регионы степей и сухих пустынь. Одновременно происходило похолодание атмосферы Земли. Понятным становится местонахождение на земле крупнейших ледовых образований – Антарктиды и Гренландии. Во-первых, эти ледниковые покровы приурочены к горам. Во-вторых, они сформированы вблизи от открытой водной поверхности, которая постоянно снабжает и и пополняет ледниковой водой.

•  В нижних слоях тропосферы формируется погода с ее суточными режимами изменения температуры, осадков, влажности, давления, облачности и т. д. В течение многих лет наблюдаемый режим погоды данного места называется климатом. Он регистрируется в течение ряда лет с последующим определением наиболее вероятных, средних максимальных и минимальных величин. На температуру и влажность атмосферы влияют рациональный ( тепловой) и водный балансы, перемещение воздушных масс с их влажностью, теплом и осадками.

• Радиационный баланс – это разность количества прямой и рассеянной солнечной радиации, поглощаемой земной поверхностью и эффективным излучением этой поверхности. Излучение земной поверхности складывается из дневного отражения и ночного теплового излучения Земли.

•   Радиационный баланс может существенно меняться в зависимости от альбедо земной поверхности, то есть от отношения отраженной к поступившей солнечной световой энергии, выраженной в долях единицы. Наибольшее альбедо (0,8-0,9) имеют сухой снег, отложения солей; средние значения альбедо – растительность; наименьшие – водные объекты  (водоемы и водонасыщенные поверхности) – 0,1-0,2. Альбедо влияет на неодинаковую обеспеченность солнечной энергией разнокачественных поверхностей Земли и прилегающего к ней воздуха: полюсов и экватора, суши и океана, различных частей суши в зависимости характера поверхности и т. д.

• Вследствие неравномерного нагрева атмосферы в ней возникает общая циркуляция и ряд местных (локальных) циркуляций. Общая циркуляция приводит к обмену воздуха между различным широтами и областями Земли. она осуществляется в форме циклонической деятельности, то есть с помощью атмосферных возмущений – циклонов и антициклонов. Под влиянием радиационных условий и циклической деятельности происходит расчленение тропосферы в горизонтальном направлении на отдельные массы воздуха  с разграничивающими их фронтами. Количественное соотношение климатоообразователей и их распределение по поверхности Земли определяют следующие литогенные свойства Земли:

• 1) шарообразность, вращение литосферы, наклон оси вращения к плоскости эклиптики – широтную неравномерность поступления солнечной энергии и глобальную циркуляцию атмосферы;

• 2) мегарельеф Земли: размеры, форма, размещение континентальных выступов и океанических впадин, высота, размещение горных хребтов и платформенных равнин с их тектоническим режимом, отрицательные и положительные макро-, мезо-, микроформы рельефа – температуру и направление океанических течений, циклонально-антициклональную деятельность, формирование и распространение воздушных масс, развитие денудационно-аккумулятивных процессов и связанной с ними оводненности  территорий;

• 3) литологический состав и характер поверхности горных пород и отложений, в том числе ледниковых – распространение растительности и вод суши.

•  Именно этим объясняется, что климатические рубежи контролируются и совпадают с литогенными рубежами. Местный климат зависит от всех компонентов ПТК при ведущем влиянии литогенной основы. Относительно однородный климат географических поясов, ландшафтных зон, ландшафтных стран и областей можно назвать макроклиматом, климат отдельных ландшафтов и ландшафтных местностей  - мезоклиматом, метеорологические показатели приземного слоя воздуха ландшафтных урочищ, подурочищ и фаций –микроклиматом.

• Климат оказывает влияние не только на воды ПТК,  растительность и животный мир, но и на экзогенные формы рельефа, литологический состав отложений. Например, формы рельефа гумидного климата имеют плавные очертания, глубокий профиль почв и рыхлых отложений, так как обильные атмосферные осадки вызывают интенсивное химическое выветривание, а пышно развитый сплошной растительный покров связывает раздробленные горные породы, добавляет в них органические материалы и препятствует развитию эрозии.

• Напротив, в аридном климате формы рельефа более резкие, без развитых почв, с маломощным слоем мелкозема на поверхности скальных пород. в аридных регионах недостаток осадков и растительности определяет менее глубокое выветривание: во время наблюдаемых здесь сильных штормов и бурь происходит быстрая эрозия измельченного материала. Таким образом, различия климата влияют не только на характер растительности, но  и на выветривание горных пород, почвообразование и рельеф. Поэтому не только воды, растительности и животный мир, но и формы экзогенного рельефа отражают и индицируют климат регионов и ПТК.

• Когда говорят о водообеспеченности регионов и ПТК различного рода ранга, обычно оперируют соотношением количества осадков и испарений, упуская из вида важнейшую составляющую водного баланса– сток. На низменных и низких равнинах, во впадинах рельефа  различной величины происходит водонакопление из-за замедленного стока, что выражается в заболоченности, заозеренности, близком от дневной поверхности зеркале грунтовых вод. Водонасыщенные ландшафты одновременно влияют на влажность воздушных масс и  тепловой баланс. Это приводит к формированию на одной широте таких относительно «сухих» ландшафтов, как Белогорский материк и оводненной Сургутской заболоченной и заозерной низменности (Западная Сибирь).

• Другим литогенным климатоформирующим фактором является вечная мерзлота, которая сформировалась в экстраконтинентальном климате Восточной Сибири и образовала обширный, холодный ареал криолитозоны с постоянным антициклоном над ней.

• 2. Широтные пояса, океаничность и континентальность климата.

• Шарообразность литосферы Земли и наклон ее оси вращения к плоскости эклиптики создает глобальную неравномерность поступления солнечной энергии. По обе стороны экватора образуется жаркий пояс; у полюсов – два полярных региона, а между ними  -  два умеренных пояса, которые иногда подразделяются на холодный и теплый.

• Климатические пояса – наиболее крупные климатические подразделения Земли. Они в виде широких полос опоясывают Землю и простираются приблизительно параллельно экватору. Каждый из поясов обладает относительно однородным режимом температуры воздуха, здесь формируются однотипные воздушные массы со своими особенностями сезонной циркуляции. Однако параллельность климатических поясов экватору нарушается рельефом Земли, формой континентов и океанических впадин и связанными с ними холодными и теплыми морскими течениями. Пояса прерываются и видоизменяются горными поясами и массивами (Американский горный пояс, Тибет, Гималаи). В жарком климатическом приэкваториальном поясе среднегодовая температура превышает + 20 градусов Цельсия. Для умеренного климата характерны четыре сезона с различными режимами тепла и осадков. Контрастно меняется климат на границе океанов, морей и суши.

• Морской климат – это климат островов. Его характерные черты – небольшие сезонные и суточные колебания температур, большая влажность воздуха, облачность, теплая, но дождливая осень, отсутствие устойчивого снежного покрова.

• Вглубь материков  нарастает континентальность климата, она приобретает достаточно резкие границы в Евразии благодаря барьерной роли Урала, Средне-Сибирского плоскогорья, Восточно-Сибирского горного массива. Январские температуры падают с запада на восток от +6 градусов по Цельсию во Франции до -42  в Якутии.

• Умеренно континентальный климат характеризуется малой облачностью, скудными атмосферными осадками, быстрым нагреванием воздуха днем и летом и быстрым охлаждением ночью и зимой,  большими перепадами температур, малоснежностью, глубоким промерзанием земли. Умеренные пояса в наибольшей степени пригодны для жизни человека. Вот почему большинство наиболее крупных городов мира находятся  именно в умеренном поясе.

•  Резко континентальный климат характерен для Средней Сибири. Отличительными чертами его является уменьшение облачности, увеличение колебаний сезонных температур (до 70 градусов по Цельсию), уменьшению годовых осадков до 100-300мм/год, сохранение и расширение площади вечной мерзлоты значительная ее мощность – до сотен метров.

• Экстраконтинентальный климат формируется в районах Восточной Сибири и Забайкалье, в Восточной Монголии и Тибете. Над этой территорией формируется устойчивый Сибирский антициклон с максимальным для Евразии давлением. Он определяет малую облачность, сухой воздух, быстрый прогрев летом и днем и выхолаживание земель ночью и зимой, которое усиливается интенсивным излучением благодаря ясности и прозрачности атмосферы. Летом температура колеблется от + 38*С днем до +10*С ночью. Зима проходит почти без оттепелей с понижением температуры  до -73*С. Осадки  - от 350 до 50 мм/год. В зимнее время от Забайкалья до Тибета снег в некоторые зимы не выпадает. Особенные климатические условия формируются в горах крупных горных массивов, которые сочетают горные хребты и межгорные впадины и равнины. Здесь наблюдается высокая дифференциация климатов.

 

3. Климат гор.

• С увеличением высоты возрастает интенсивность солнечной радиации и ночного теплового излучения, связанного с прозрачностью атмосферы. С высотой убывают значения температуры воздуха и увеличивается вечная мерзлота. Увлажнение до определенной высоты возрастает, (что приводит к существованию так называемого пояса максимальных осадков), а затем убывает. Однако о существовании замкнутых климатических «поясов» гор можно говорить лишь условно, так как они прерываются экспозиционными различиями.

• В горах формируются ледники, определяемые высотой снеговой линии. Последняя зависит от высоты хионосферы, которая имеет максимальную высоту вблизи экватора  и приближается к уровню океана в полярных широтах. Следствием накопления снега являются нивальные  процессы, снеговая денудация и образование карравых цирков. Формирование высотной дифференциации гор контролируется геолого-геморфологичесими условиями, которые изменяются с высотой. Обеспеченность гор теплом и водой связана с солярной (солнечной) и ветровой экспозицией склонов. Солярная дифференциация склонов гор выражена достаточно отчетливо в регионах континентального климата с большим числом солнечных дней. Следствием этого являются так называемые экспозиционные ландшафты. Южные и западные склоны гор получают большее количество тепла, здесь наблюдаются большие колебания температур, следствием чего являются энергичные процессы денудации, сильное испарение, ранее снеготаяние. Такие склоны чаще горят, для них характерны степные растительные сообщества. Северные и восточные склоны более холодные, пологие, водонасыщенные, с более мощной толщей мелкозема. В этих условиях формируются сообщества горной тайги.

На горных хребтах Сибири, расположенных поперек направления движения воздушных масс, возникают контрастные климатические экспозиционные различия наветренных и подветренных склонов. Примером могут служить Урал, Енисейский кряж, Саяны, Алтай, Западная часть Среднесибирского плоскогорья, Байкальский, Баргузинский хребты, Хамар-Дабан и др. На западных склонах этих хребтов происходит разгрузка вод и обильное увлажнение в течение всего год, которое выражается в обильных дождях летом, высоком (до 1м и более) снеговом покрове. На наветренных склонах количество осадков может быть в два-три раза больше по сравнению  с прилегающей равниной. В связи с этим, западные склоны покрыты влаголюбивой темнохвойной зеленомощной тайгой из ели, кедра и пихты. Воздушные массы, переваливающие через хребет и опускающиеся вниз, освобождены от воды — здесь развита светлохвойная более ксерофильная тайга с брусничным или травяным, в зависимости от трофности отложений и затронустости пожарами, покровом, а так же производные луговые и степные сообщества.

 

4.Основные типы климатов.

Достаточно трудно соединить  многочисленные климатические условия  Земли в простую классификационную  систему. Различными путями климатологи  пытаются выделить и картографировать однородные климатические категории. Пока еще нет удовлетворительных карт климатов. Опубликованные карты противоречивы  и страдают неточностями. Составление подобных карт, скорее, - дело будущего и связано с использованием аэрокосмических методов и применением ландшафтно-морфологического анализа при выявлении однородных по климату регионов.

 В 1918 году Владимир Кеппен  из университета Грац в Астрии  разработал классификацию, которая  соединила значение температуры  и осадков с границами ареалов  распространения растительности  и почв в качестве индикаторов  для выявления климатических регионов и их рубежей. Представляет интерес карта масштаба 1:30 000 000 «Экорегионы континентов», изданная департаментом сельского и лесного хозяйства (Вашингтон, 1989), автор — Роберт Бейли. Но это, скорее, карта зональности растительности с ее четырехступенчатыми разделами: пояс, зона, провинция, экорегион.

 Удобнее для практического  применения — схемы, объединяющие  мелкие климатические подразделения  в небольшое число достаточно  однородных климатических зон.  Поэтому применяемая классификация Дугласа Вея (Гарвардский университет, 1973г.)включает только четыре основных зоны: арктическую, аридную, гумидную и тропическую. Описание четырех основных зон показывает влияние климата на процесс механического (физического) и химического выветривания, формирование почв и экзогенных форм рельеф. Подзоны — субарктическая, субаридная, субгумидная и субтропическая подобны зонам, но имеют некоторые количественные различия. Например, субгумидный климат подобен гумидному, но характеризуется меньшим количеством осадков на 500-1000 мм/год (Way, 1973)

Арктический климат. Холодные и одновременно сухие территории с этим климатом находятся в северной Канаде и  Сибири, а также вдоль побережья  Гренландии. Сумма осадков -  100-200мм/год. Низкие температуры связаны с  высокими широтами, длинной полярной ночью, обильным тепловым излучением Земли при прозрачной зимней атмосфере и большим альбедо снежно-лядяного покрова. Прозрачность арктической атмосферы определяется малым количеством пыли и газа. В период полярного дня солнечная радиация часто не достигает поверхности земли из-за большой области и туманов. Средняя температура января от -29 до -34*С, а средняя температура июля +4*С; условия для развития растительности связаны с низкой температурой и влажностью,  так же неглубоким и кратковременным протаиванием вечной мерзлоты в летнее время. Преобладающей формой выветривания является морозное расклинивание и морозное растрескивание, что проявляется в образовании осыпей под клиффами. Низменные равнины имеют полигональное растрескивание и четковидные водоемы вдоль водотоков, связанные с морозными подпруживанием и термокарстом. В субарктического и сибирского антициклонов средняя температура января — 5*С на островах и -40*С на материке, июля — от +5 до +14*С. Количество осадков увеличивается до 400мм/год. Характерна долгая зима (7-8 месяцев), кроткий переходный период, прохладное лето и сильные ветры. В Арктике и Субарктике развиваются ПТК с лишайниковой, моховой, кустарничковой и кустарниковой, тундровой растительностью. Трудовые сообщества занимают земли с мощной, неглубоко и кратковременно протаивающей сплошной вечной мерзлотой. В более благоприятных мерзлотных условиях развиты ерники и редколесья. Вдоль рек узкой полосой могут произрастать относительно производительные галерейные леса.

Аридный климат. Регионы с аридным (сухим) климатом располагаются внутри крупных континентов, за горами, куда не проникает теплый и влажный  океанический воздух, а также в  прибрежных районах, омываемых холодными  иссушающими морскими течениями. Количество атмосферных осадков — менее 500мм/год. Испарение значительно превышает осадки и является причиной концентрации в почвах карбонатов кальция, гипса, поваренной соли. Соли доставляются на дневную поверхность из близко залегающих грунтовых вод путем капиллярного поднятия. Поэтому заселение почв развито на низких и низменных равнинах с близким от поверхности стоянием грунтовых вод. В результате образуются соляные озера, солончаковые впадины, такыры. Резкие колебания температуры вызывают физические выветривание и разрушение горных пород. Поликристаллические горные породы (граниты, гранитоиды, кристаллические сланцы) разрушаются особенно быстро и образуют низменные равнины. Мономинеральные известняки и песчаники в аридном климате более устойчивы; они образуют горные клиффы или с поверхности бронируют плато от разрушения.

 Растительность сильно разряжена  и имеет форму пучковатых трав, разряженных кустарников и редколесий. В почвах отсутствует органика, и мелкозем не связан корнями  растений. Поэтому земли подвержены ветровой эрозии и образуют различные денудационные и аккумулятивные эоловые формы рельефа.

 Аридный климат широко распространен  на континентах и занимает  примерно 25% суши. Он наблюдается  на юго-западе Северной Америки,  проходит узкой полосой вдоль  побережья Южной Америки, в большей части центральной Азии,  в северной трети Африки, в центральной части Австралии. Если в аридном климате господствуют пустыни, то в субаридном климате осадки обеспечивают произрастание деревьев, а на водораздельных пространствах развиваются полупстыни  и степи.

 Аридный климат может быть  как холодным, так и жарким. Температура  января — от -7 до -32*С, июля —  от  +16 до +32*С.

  Гумидный климат. В условиях  гумидного климата осадки превышают  испарение. Аккумуляция органического  материала и гумуса в почвах происходит быстрее его разложения микроорганизмами. Гумидный климат распространен в Центральной Европе, у  восточной части Америки , на юге Южной Америки, западе Австралии, большей части Новозеландии, Японии.  Осадки от 1000 до 2000мм/год. Средняя температура января — от -7 до +16*С, июля — от +10 до +27*С. В гумидном климате в равной степени развито механическое и химическое выветривание, морозное расклинивание — основные причины сильного измельчения горных пород, образования достаточно мощного слоя мелкозема. Почвы имеют глубокий профиль, выщелочены и оподзолены в верхних горизонтах, обогащен кремнеземом и органикой. Рельеф формируется криппом и эрозией. Коренные горные породы выходят на дневную поверхность только на выступах гор. Глубина рыхлых пород наибольшая — на низменных равнинах и в долинах рек и наименьшая — на возвышенностях и горах. Преобладающий тип растительности — лесные древесные сообщества — хвойные, смешанные, широколиственные, а в горах — альпийские луга и лесолуга. На равнинах распространены болота, иногда с мощной толщей иловатых и торфяных отложений.

 Для гумидного климата характерны  густая гидросеть и энергичная  эрозия.

  Тропический климат характеризуется  жарой, дождливостью в сочетании  с коротким сухим сезоном. Он развит в Южной и Центральной Америке, Южной Мексике, Южной Флориде, Кубе, Западной Индии, Северо-Западной Азии. Осадки свыше 1500-2000 мм/год, средние температуры января и июля одинаковые — от +21 до +32*С. Доминирует химическое выветривание как результат обильных осадков и высокой температуры.

  Остаточные почвы этого региона  содержат высокие концентрации  окислов аллюминия и железа, которые  в некоторых случаях разрабатываются  как руды. Тропические почвы, как  латериты, так и бокситы, не  пригодны для сельскохозяйственного производства. Известковые горные породы образуют живописные формы рельефа: иглообразные шпили, крутые конические горы. Они вырабатываются из быстрорастворимых в угольной кислоте карбонатов кальция.

 Растительностью тропического  региона являются многопородные вечнозеленые и листопадные влажные леса, лесолуга, высокотравные саванны.

 

5. Климат в  Санкт-Петербурге.

 

 

Климат Санкт-Петербурга умеренный и влажный, переходный от морского к континентальному. Для данного региона характерна частая смена воздушных масс, обусловленная в значительной степени циклонической деятельностью. Летом преобладают западные и северо-западные ветры, зимой западные и юго-западные. Петербургские метеостанции располагают данными с 1722 года. Самая высокая температура, отмеченная в Санкт-Петербурге за весь период наблюдений, +37,1 °C, а самая низкая −35,9 °C. Климат Петербурга умеренный, переходный от умеренно-континентального к умеренно-морскому. Такой тип климата объясняется географическим положением и атмосферной циркуляцией характерной для Ленинградской области. Это обуславливается сравнительно небольшим количеством поступающего на земную поверхность и в атмосферу солнечного тепла.

Из-за небольшого количества солнечного тепла влага испаряется медленно. Суммарный приток солнечной радиации здесь в 1,5 раза меньше, чем на юге Украины, и вдвое меньше, чем в Средней Азии. За год в Санкт-Петербурге бывает в среднем 72 солнечных дня. Поэтому на протяжении большей части года преобладают дни с облачной, пасмурной погодой, рассеянным освещением. Продолжительность дня в Санкт-Петербурге меняется от 5 часов 51 минуты в зимнее солнцестояние до 18 часов 50 минут в летнее солнцестояние. В городе наблюдаются так называемые «белые ночи», наступающие 25—26 мая, когда солнце опускается за горизонт не более чем на 9°, и вечерние сумерки практически сливаются с утренними. Заканчиваются белые ночи 16—17 июля. В общей сложности продолжительность белых ночей более 50 дней. Годовая амплитуда сумм прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе от 25 МДж/м² в декабре до 686 МДж/м² в июне. Облачность уменьшает в среднем за год приход суммарной солнечной радиации на 21 %, а прямой солнечной радиации на 60 %. Среднегодовая суммарная радиация 3156 МДж/м². Число часов солнечного сияния — 1628 в год.