Что влияет на климат? Как влияют на погоду морские течения.

Теплые течения - трубы водяного отопле­ния земного шара.

А. И. Воейков

Мировой океан, или гидросфера Земли, объединяет почти все океанические и морские воды, имеющие единую по­верхность. Он занимает почти три четверти поверхности земного шара - 361 млн. км 2 , в то время как суша - только 149 млн. (рис. 14).

Средняя глубина относительно невелика - 3,8 км. Столь тонкую гидросферу можно уподобить пленке тол­щиной в 1 мм на глобусе диаметром 3 м. Но она играет огромную роль в органической жизни и климатах Земли.

Океан - колыбель жизни. В далеком прошлом в теп­лых и тихих морских лагунах возникли и развивались первые живые клетки, а потом и простейшие организмы. Если бы жидкая пленка испарилась, то на обсохшей Земле не нашлось бы ни одного уголка для современного высокоразвитого органического мира. Да и тепловой режим стал бы иным - в январе на Северном по­люсе вместо современной средней температуры -30° стало бы -80°.

Океаническая поверхность из всех естественных поверхностей Земли является лучшим поглотителем солнечной радиации. Но та же поверхность в другом агре­гатном состоянии (лед и снег) является наиболее совер­шенным отражателем. Хотя температурная гамма по­верхности океана и приземного слоя атмосферы невелика, но вода в этом тесном диапазоне довольно часто и быстро меняет свое состояние. Такая изменчивость резко сказывается на климате.

Океан - огромный дистиллятор. Он ежегодно испа­ряет 448 000 км 3 воды, а континенты - только 71 000. Чем теплее океан, тем больше он испаряет влаги. Влаж­ный воздух, укрывая планету, понижает утечку тепла в космическое пространство, лучше орошает земли и облегчает земледельцу выращивание обильных урожаев. Океан - мощный терморегулятор планеты. Благо­даря большой массе воды и ее высокой теплоемкости (в 3200 раз большей, чем у воздуха) он летом аккумули­рует солнечное тепло и расходует его зимой на обогрев атмосферы, выравнивая межсезонную изменчивость кли­мата. В ряде случаев океан выравнивает и межгодовые колебания. Материки не способны аккумулировать тепло, поэтому континентальность климата, как правило, воз­растает с удалением от границ с океаном.

Воды океана находятся в беспрерывном движении. Они больше, чем суша, поглощают солнечное тепло и являются генеральным поставщиком энергии в глобаль­ные ветровые системы. Ураганы и штормовые ветры энер­гично перемешивают и перемещают водные массы. Так, течение Западных ветров в Южном полушарии ежегодно переносит вокруг Земли около 6 млн. км 3 воды, что равно двум объемам Средиземного моря. Особенно активен поверхностный 100-200-метровый слой. Но и подповерх­ностные и даже придонные слои океана находятся в вечном движении. Морские течения приносят большие массы тепла и холода. Частица воды может совершить в Мировом океане любые кругосветные путешествия, меняя свое состояние, нагреваясь под экватором и обращаясь в лед в полярных водах обоих полушарий.

Морские течения вместе с воздушными выравнивают температуру между полярными и тропическими широ­тами и полностью выполняют роль, отмеченную в эпи­графе словами А. И. Воейкова.

В табл. 4 приведены температуры по широтным поясам, вычисленные и наблюдаемые. Разность является резуль­татом теплообмена, определяемого циркуляционными про­цессами в атмосферной и гидросферной оболочках Земли. Легко видеть, как сильно сказывается межширотный теплообмен на температурное поле Земли. Если бы его не было, то в экваториальном поясе температура подня­лась бы на 13°, а в широтах от 60° северной широты до по­люса температура в среднем снизилась бы на 22°. На ши­ротах Москвы и Ленинграда господствовал бы климат современной Центральной Арктики, т. е. совершенно непригодный для растительного мира.

Количественное представление о межширотном пере­носе тепла морскими и воздушными циркуляционными процессами дает табл. 5.

Как видно из таблицы, приход солнечной коротко­волновой радиации быстро уменьшается от экватора к полюсу, что находит объяснение в шарообразности Земли. Потери через длинноволновую радиацию, нао­борот, остаются почти неизменными во всех широтных поясах, так как шарообразная поверхность Земли здесь не имеет значения. Отсюда возникает относительный из­быток тепла в широтах ниже 40° и недостаток выше этой границы, что порождает контрасты температур, приве­денных в табл. 4. В реальных условиях, как мы видели, избыток и недостаток тепла уравновешиваются за счет межширотного теплообмена, осуществляемого через ме­ханизмы водо- и воздухообмена.

Практический интерес представляет вопрос - кому же принадлежит определяющая роль в транспортировке тепла от планетарного котла к планетарному холодиль­нику, т. е. от экваториальных и тропических широт к по­лярным? Морской или воздушной адвекции?

В разное время вклад каждой из этих адвекций раз­личен. В современных условиях и в более холодных в прошлом, когда Арктический бассейн в значительной своей части круглый год покрыт дрейфующими льдами, морская адвекция относительно невелика, но по мере того, как в Арктический бассейн нагоняются атланти­ческие воды, ее роль возрастает. Современное соотноше­ние морской и воздушной адвекций отдельными исследо­вателями определяется по-разному: от 1:2 в пользу возду­хообмена до 1:1,5 в пользу морской адвекции. Мы же в своих расчетах воздушную адвекцию в счет принимать не будем, так как ее относительная и абсолютная значи­мость в акриогенных условиях естественно падает. Тот относительно небольшой вклад тепла, который вносит воздушная адвекция, мы будем резервировать в «запас прочности».

А. И. Воейков, называя морские течения регулято­рами температуры, считал, что «воздушные течения далеко не в такой степени содействуют уравнению температур между экватором и полюсом, как морские течения, и по своему прямому влиянию в этом отношении не могут сравняться споследними. Но косвенное влияние их очень велико».

П. П. Лазарев в 1927 г. построил модель океанических и атмосферных циркуляции. Эта модель показала, что океанические течения, проходя через Северный полюс и принося в полярную область большое количество тепла, отепляют ее. Отдавая должное советскому эксперимен­татору, англичанин Брукс отмечал: «Когда модель отображала современное распределение суши и моря, возникавшие в бассейне течения до мелочей оказывались сходными с ныне существующими течениями … В мо­делях, воспроизводивших условия теплых периодов, океа­нические течения проходили через полюс, между тем как в моделях холодных периодов ни одно течение не пере­секало полюса».

Брукс отвергал: самодовлеющую роль атмосферной циркуляции и считал, что возможные ее изменения не спо­собны сами по себе, без привлечения других факторов, вызвать крупные климатические изменения. «Роль атмо­сферной циркуляции, - писал он, - следует рассмат­ривать как регулирующую, иногда, возможно, усиливаю­щую, но не порождающую крупнейшие климатические колебания». Если морские течения, по меткому опре­делению А. И. Воейкова, служат терморегуляторами климата, то этого нельзя сказать о макроциркуляциях атмосферы. Из всех климатообразующих факторов, как отмечал Б. Л. Дзердзеевский, они при своей динамич­ности являются наименее постоянным фактором.

Анализ донных отложений в Арктическом бассейне также подтвердил, что именно морские течения по сравне­нию с воздушными играют определяющую роль в форми­ровании климата. В тех случаях, когда теплые атланти­ческие воды слабо проникали в Арктический бассейн, температура в полярных широтах падала. Низкая темпе­ратура приводила не только к восстановлению ледяного покрова бассейна, но и к возрождению ледниковых щи­тов на континентах.

Придавая огромное значение направлениям морских течений в формировании климата, А. И. Воейков писал: «Не вправе ли мы сказать, взвесив главные условия, влия­ющие на климат: без всякого изменения массы нынешних течений, без изменений средней температуры воздуха на земном шаре опять возможна температура в Грен­ландии, подобная бывшей там в миоценовый период, и опять возможны ледники в Бразилии. Для этого требуются лишь известные изменения, направляющие течения иным образом, чем теперь». Много лет спустя академик Е. К. Федоров указал на необходимость тщательного изучения возможных изменений климата в связи с откло­нением некоторых морских течений, считая, что оно должно стать одним из важнейших направлений в наших исследованиях.

Поэтому будет полезным напомнить краткие характе­ристики современных океанических течений (рис. 15).

Наиболее мощным теплым течением Мирового океана, оказывающим решающее воздействие на климат Северного полушария, является система течений Северной Атлан­тики под общим названием Гольфстрим. Система охва­тывает огромное пространство от Мексиканского залива до берегов Шпицбергена и Кольского полуострова. Собст­венно же Гольфстримом называется участок от места слияния Флоридского течения с Антильским (30° север­ной широты) до острова Ньюфаундленд. На широте 38° мощность достигает 82 млн. км 3 /сек, или 2585 тыс.км 3 /год.

В районе Новой Шотландии и южного края Ньюфаунд­лендской банки Гольфстрим соприкасается с холодными распресненными водами течения Кабота, а затем с водами холодного течения Лабрадор. Мощность Лабра­дора составляет примерно 4 млн. м 3 /сек. Оно вместе с холодными водами выносит в район Большой Банки морские льды и айсберги.

Льды морского происхождения обычно держатся над са­мой банкой и, попадая в воды Гольфстрима, быстро тают. Айсберги же имеют более продолжительную жизнь. Попав в воды Гольфстрима, они дрейфуют на северо-восток и даже снова на север, а нередко совершают длительное плавание по всей Северной Атлантике. В исключительных случаях они заносятся на юг, почти до 30° северной ши­роты, а на восток почти до Гибралтара.

Значительная часть айсбергов распространяется по ок­раинам Большой Банки, особенно по северным, где, садясь на мель, они остаются до тех пор, пока не растают на­столько, что их уменьшенная осадка позволяет им про­должать свой дрейф дальше.

Помимо морских льдов и айсбергов в районе Нью­фаундленда, как и у берегов Лабрадора, встречается и донный лед, по мере образования всплывающий на по­верхность и участвующий в общем дрейфе льда. Поскольку температурная разность контакта Гольфстрима и Лабра­дора очень велика, воды Гольфстрима сильно охлаждаются.

Пройдя Большую Ньюфаундлендскую банку, Гольф­стрим под названием Северо-Атлантического течения дви­жется на восток со средней скоростью 20-25 км/сутки и по мере продвижения к берегам Европы принимает северо-восточное направление. За банками Ньюфаунд­ленда оно отделяет ветви-рукава, теряющиеся в водо­воротах. Около 25° западной долготы от южного его края отходит большая ветвь Канарского течения к Пиреней­скому полуострову.

При подходе к Британским островам от Северо-Атлан­тического течения отделяется с левой стороны большая ветвь - течение Ирмингер, направляющееся на север в сторону Исландии; основная же масса, пересекая порог Уайвилла-Томсона, проходит в проливе между Шетланд­скими и Фарерскими островами и входит в Норвежское море.

Линия порогов Уайвилла-Томсона, а затем Гренландско-Исландский порог являются четкой границей между Атлантическим и Ледовитым океанами. На глубине 1000 м к югу от Фареро-Шетландского порога, имеющего глубину менее 500 м, температура воды почти на 8° выше, чем к се­веру. Соленость на той же глубине с южной стороны по­рога больше на 0,3 промилле. Объяснение этой исключительной контрастности кроется в отклонении к западу глубинных слоев теплых вод на южной стороне, в то время как на се­верной стороне порога холодные воды отклоняются им на восток. В результате на севере от порога вся глубоко­водная часть Гренландского и Норвежского морей запол­нена очень холодной и плотной водой. Эта система поро­гов также разграничивает области с преобладанием на по­верхности атлантических и арктических вод.

Северо-Атлантическое течение, минуя пролив между Фарерскими и Шетландскими островами, под названием Норвежского теплого течения проходит вдоль западного побережья Скандинавского полуострова. В районе пере­сечения Северного полярного круга, с левой стороны от него отходит ветвь самостоятельного потока теплых вод, имеющая во все сезоны года устойчивое направле­ние на север.

Западнее мыса Нордкап, от Норвежского течения с правой стороны отходит на восток в Баренцево море Нордкапское течение. Восточнее 35 меридиана оно хотя и разбивается на мелкие струи, но играет заметную роль в термине Баренцева моря. Так, малая по мощности Мурманская ветвь делает Мурманский порт открытым круглый год для свободного плавания судов любого типа.

Вследствие большей плотности атлантические воды на значительной части акватории Баренцева моря погружаются под легкие слои местной воды. Часть атлан­тических вод проникает в Карское море. Вместе с тем теп­лая атлантическая вода под слоем местной полярной воды заходит в Баренцево море также и с севера, со стороны Арктического бассейна по глубоким желобам западнее и восточнее Земли Франца-Иосифа, куда она попадает как ответвление от уже глубинного Шпицбергенского течения.

Левая ветвь Норвежского течения после отхода от него Нордкапской ветви идет на север под названием Шпиц­бергенского. Основной поток его при входе в пролив Шпицберген-Гренландия теряет часть своей кинетической и тепловой энергии за счет того, что пролив отражает часть водных масс и за счет бокового смешивания с во­дами встречного холодного Восточно-Гренландского те­чения. Отраженные водные массы движутся вначале в за­падном, а затем в южном направлении, вклиниваются в холодные струи Восточно-Гренландского течения и, смешиваясь с ними, образуют круговые течения в районе нулевого меридиана и 74-78° северной широты.

Шпицбергенское течение проходит вдоль Западных берегов Шпицбергена со скоростью около 6 км в сутки, со средней температурой воды 1,9° и соленостью 35 промилле. Севернее Шпицбергена вследствие разности плотностей оно опускается под арктические воды и продолжает свой путь в Центральной Арктике уже в виде глубинного теплого течения. Но это не единственное место, где шпиц­бергенские теплые воды погружаются под холодные аркти­ческие. На Гренландском восточном мелководье всюду на глубинах более 200 м господствуют их высокие поло­жительные температуры. Эти теплые воды могут прони­кать глубоко в заливы и фиорды. Разумеется, такое глу­бокое проникновение под встречные, быстро продвигаю­щиеся на юг распресненные воды, несущие с собой не только паковые льды с глубокой осадкой, но и айсберги, не может происходить без большой потери кинетической энергии и тепла. Работами станции «Северный полюс-1» установлена весьма активная роль атлантических вод в отеплении верхнего холодного слоя. Даже зимой, не­смотря на низкие зимние температуры воздуха, атланти­ческие воды, действуя на льды снизу, все время их ослаб­ляют. Это относится и к местным льдам, и к льдам, выно­симым из Центральной Арктики в Гренландское море.

Пробег вод Гольфстрима от Флоридского пролива до порога Томсона занимает 11 месяцев, а от порога Томсона до Шпицбергена около 13 месяцев.

Течение Ирмингера, отделившись при подходе к северным берегам Британских островов от Северного Атлан­тического течения, приобретает направление на север в сторону Исландии. Примерно на 63° северной широты течение раздваивается. Правая его часть уходит в Датский пролив и своими теплыми водами омывает не только за­падные берега Исландии, но и северные. В этом районе оно входит в соприкосновение с исландской ветвью Вос­точно-Гренландского течения и, смешиваясь с ее водами, охлаждается и движется на юго-восток. Левая, более мощная часть Ирмингерапосле разветвления повора­чивает на юго-запад, а затем на юг, под косым сечением встречается с потоком вод и льдов Восточно-Гренланд­ского течения. На стыке вод температура на расстоянии от 20 до 36 км понижается с 10 до 3°.

В районе южной оконечности Гренландии течения Ирмингер и Восточно-Гренландское концентрически огибают мыс Фарвель и всю юго-западную часть острова и под названием Западно-Гренландского течения проходят через пролив Девиса в Баффинов залив.

Восточно-Гренландское холодное течение, служащее основным трактом для стока вод и выноса льда из Аркти­ческого бассейна, получает свое начало на материковой отмели Азии. При постепенном перемещении от материка на север течение в районе Полюса раздваивается: одна ветвь направляется в американский сектор Арктики, дру­гая - в сторону Гренландского моря. У северо-восточного побережья Гренландии в Восточно-Гренландское течение вливаются воды холодного течения, идущего с запада вдоль северного побережья Гренландии. Ширина Восточно-Гренландского течения у 75-76° северной широты- 175- 220 км, скорость возрастает от двух миль в сутки под ши­ротой 80° до 8 миль под 75°, до 9 миль под 70° и до 16- 18 миль под 65-66° северной широты; температура воды всюду ниже 0°. Пройдя Датский залив, оно соприка­сается с теплым Ирмингероми вместе с ним огибает мыс Фарвель. В этом районе морские льды и айсберги, попадая в струи теплых вод, быстро тают. У мыса Фарвель ширина пояса плавучих льдов в отдельные месяцы достигает 250- 300 км, но благодаря теплым водам Ирмингера, севернее мыса Дезолейшн (62° северной широты), льды никогда не образуют здесь сомкнутого покрова, а ширина их по­яса не превышает нескольких десятков километров.

Лабрадорское течение является продолжением хо­лодного течения Баффиновой Земли, берущего начало у пролива Смита. Оно проходит вдоль берегов полуострова Лабрадор и далее на юг вдоль восточного берега Нью­фаундленда; мощность его примерно 130 000 км 3 /год. Оно несет морские льды и айсберги и, как уже отмечалось, сильно охлаждает воды Гольфстрима. Воды Лабрадора остаются холодными весь год, охлаждая и все омываемое им побережье. Тундровая растительность на Ньюфаунд­ленде обязана своим существованием холодным водам Лабрадора. Примечательно, что почти на той же широте, но по другую сторону Атлантики, во Франции, произ­растают лучшие сорта винограда.

Рассматривая трассы течений Северной Атлантики, мы убеждаемся, насколько прав был А. И. Воейков, когда говорил, что направление морских течений играет огромную роль в формировании климата. На одном и том же меридиане расположен далеко за полярным кру­гом незамерзающий порт Мурманск, а лежащие на 2500 км южнее азовские порты ежегодно замерзают на несколько месяцев. И, наконец, север Атлантического бассейна можно уподобить ванне, в которую через два крана вли­вается холодная вода (Лабрадор и Восточно-Гренланд­ское течения) и через один - теплая вода Гольфстрима. Регулируя краны, мы можем менять термину Атлантики, а с ней и климат окружающих континентов. Признание большой роли морских течений в формировании климата определило с конца прошлого века пути региональных улучшений климатического режима, изменяя направления теплых и холодных течений. Наряду с этим развивались проекты крупных гидротехнических мероприятий по регу­лированию и переброске речного стока. Остановимся на главных гидротехнических проектах по мелиорации при­родных условий.

Особое значение для формирования и изменения климата имеет взаимодействие между океаном и атмосферой, проявляющееся в обмене теплом, влагой и количеством движения. Океан находится в непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой. Он представляет собой огромный аккумулятор солнечного тепла и влаги, сглаживает резкие колебания температуры и увлажняет отдаленные районы суши (посредством воздушных течений).

Обратное воздействие атмосферы на океан проявляется главным образом через циркуляцию вод, путем ослабления или усиления поверхностных (а косвенно и глубинных) течений через ветровой режим. Неравномерное поступление солнечного тепла на поверхность океана и изменчивость атмосферных процессов оказывают непосредственное влияние на температуру, соленость и другие характеристики Мирового океана.

Особый интерес представляет пояс Мирового океана, где поглощается огромное количество солнечной радиации (зона между 30° с.ш. и 30° ю.ш.). Накопившееся там тепло переносится в более высокие широты, становясь важным фактором смягчения климата умеренных и полярных широт в холодную половину года. В результате испарения и турбулентного теплообмена с акватории океана атмосфере за год передается примерно в 2 раза больше тепла, чем с поверхности суши. Отсюда следует, что Мировой океан является одним из главных факторов формирования климата и погоды на Земле.

Климатически значимыми параметрами Мирового океана являются следующие: температура поверхности океана, соленость и характеристики толщи воды, теплосодержание деятельного слоя океана, морские течения и льды.

Существенное влияние на климат оказывают морские (океанические) течения, которые представляют собой поступательное движение водных масс в морях и океанах, на поверхности которых они распространяются широкой полосой, захватывая слой воды различной глубины. Морские течения вызываются действием силы трения между водой и воздухом, движущимся над поверхностью моря, градиентами давления, возникающими в воде, а также приливообразующими силами Луны и Солнца. На направление течений большое влияние оказывает сила вращения Земли, под влиянием которой потоки вод отклоняются в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево.

Морские (океанические) течения играют важную роль в процессе межширотного переноса тепла. Установлено, что около половины адвективного переноса тепла из низких широт в высокие осуществляется с морскими течениями, а остальная половина – через атмосферную циркуляцию. Соответственно, в обратном направлении с холодными течениями совершается адвекция холода. Поэтому морские течения оказывают влияние в первую очередь на температуру воздуха и ее распределение.

Устойчивость течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое значение. Гребень изотерм на картах средней температуры четко показывает отепляющее влияние Гольфстрима на климат восточной части северной Атлантики и Западной Европы.

Воды системы Гольфстрим проникают на 10 тыс. км – от Флориды до Шпицбергена и Новой Земли. Это течение транспортирует огромные массы воды различной солености и плотности. Имея наибольшую ширину потока до 120 км и толщину 2 км, Гольфстрим переносит воды в 22 раза больше, чем все реки земного шара. Пересекая Атлантический океан, Гольфстрим направляется на северо-восток (в своей дельте он разделяется на несколько потоков). Здесь его правильнее называть Северо-Атлантическим течением; оно значительно расширяется и скорость его уменьшается до 0,26– 0,32 м/с. Гольфстрим приносит огромное количество тепла к берегам Западной Европы, где он имеет температуру летом 13–15 °С, а зимой 8 °С. Омывая берега Норвегии, Северо-Атлантическое течение проникает далее в Баренцево море до Шпицбергена и частично даже в Карское море, значительно утепляя климат западного сектора Арктики. Восточнее из-за большой плотности воды это течение опускается в более глубокие слои океана.

ПОВЕЛИТЕЛЬ ПОГОДЫ

Атмосфера и океан находятся в тесном непрерывном взаимодействии . Солнечные лучи, падая на поверхность океана, нагревают воду, и океан накапливает огромные запасы тепловой энергии, особенно в тропических водах, где лучи солнца падают почти вертикально. Поверхность океана передает свою теплоту воздуху и насыщает его водяными парами, которые поднимаются вверх в процессе испарения поверхностных слоев воды. Пары, содержащиеся в воздухе, обладают значительным запасом потенциальной энергии в виде скрытой теплоты, которая высвобождается при конденсации пара в облаках. Энергия океана рождает ветры , которые уносят с поверхности моря новые потоки тепла, порождающие новые ветры.

Погода и климат являются проявлением окружающей нас природы и в значительной степени находятся под влиянием океана.

Воздействие Мирового океана на погоду и климат зависит от физических особенностей огромной массы воды, находящейся в его бассейнах.

Важнейшим свойством океана является способность поглощать и излучать теплоту, а морская вода обладает большой теплоемкостью - способностью аккумулировать теплоту . Она поглощает огромное количество солнечной энергии, и десятиметровый слой океанских вод аккумулирует теплоты больше, чем вся атмосфера. Солнечные лучи с одинаковой интенсивностью нагревают поверхности моря и суши, но вода, обладая большой теплоемкостью, поглощает значительно больше теплоты при сравнительно стабильной температуре, в то же время температура суши сильно повышается. После захода солнца температура суши быстро падает, а море остывает медленно.

Земная кора, являясь твердым плотным веществом, аккумулирует теплоту только в верхних слоях, а море, находящееся в непрерывном движении, перемещает верхние теплые и нижние, более холодные слои и распространяет теплоту на большие площади за счет течений. Аккумулирующие способности океана усиливает испарение воды с поверхности , поглощающей огромное количество теплоты.

Накапливая и надежно сохраняя теплоту, океан управляет климатом планеты , выделяя в нем две основные зоны: континентальную и морскую . Морской климат характерен для всех районов суши, омываемых морями, континентальный - для глубинных массивов суши . Типичным примером морского климата можно считать климат Британских островов: ровная температура в течение всего года, лето прохладное, а зима мягкая, небо затянуто тучами и дожди идут круглый год. Континентальным климатом отличаются центральные области Сибири: холодная зима и жаркое лето, засухи сменяются грозовыми дождями. Центральные области Азии имеют резко континентальный климат: зимой свирепствуют сильные морозы, а летом безоблачное небо и палящее солнце превращают все вокруг в изнывающее от зноя и пыли пространство.

Влияние моря на температуру различных районов земного шара является основной причиной возникновения ветров . Знаменитые муссоны Индийского океана порождаются сезонными колебаниями температуры океана и лежащего на севере огромного массива суши. В течение знойного лета, характерного для этого района планеты, суша прогревается значительно сильнее, чем океан, который большую часть солнечной энергии аккумулирует. От сильно нагретой суши нагревается и воздух, плотность которого уменьшается, что создает зону пониженного давления. Более низкая температура над океаном уплотняет воздух, способствуя росту давления, и воздушные массы устремляются с моря на сушу - образуются юго-западные муссоны , которые дуют с апреля по октябрь. Зимой суша охлаждается быстрее, чем океан, и зоны высокого и низкого давления меняются местами, воздушные массы устремляются с суши на море образуются северо-восточные муссоны , которые дуют с октября по апрель. Расположение материков и океанов должно было обеспечить муссонам четкие направления, но вращение земли вносит свои коррективы в направление ветров.

Холодные и теплые океанские течения также влияют на климат планеты, особенно ее прибрежных районов . Климат прибрежных стран Северной Атлантики в значительной мере определяется тремя течениями - Гольфстримом, Лабрадорским и Восточно-Гренландским . Теплое течение Гольфстрим зарождается в Мексиканском заливе и, вырвавшись оттуда в океан через Флоридский пролив , устремляется двумя мощными ветвями к берегам Европы. Холодные Лабрадорское и Восточно-Гренландское течения направляются к югу, где, встречаясь с Гольфстримом, понижают его температуру до 5 - 8°С, чему в немалой степени способствуют и холодные северные ветры. Но все же Гольфстрим доносит значительную часть своей теплоты до берегов Европы, определяя характер климата этого района. Весь европейский берег севернее Гибралтарского пролива находится под воздействием Гольфстрима, который огибает Скандинавию и достигает острова Шпицберген , западное побережье которого круглый год свободно ото льда, тогда как Балтийское море у Таллина и Риги , расположенное южнее на 30°, покрывается зимой сплошным льдом.

В средних широтах, где воздушные массы движутся с запада на восток, климат находится под влиянием океана и западных ветров одновременно. Поэтому климат двух городов - японского Иокогамы и американского Сан-Франциско, лежащих на одной широте по разные стороны Тихого океана, сильно отличается друг от друга. В Иокогаме годовые колебания температуры достигают 28°С, и климат имеет все черты континентального, а в Сан-Франциско - 17°С и климат морской.

Океан регулирует выпадение осадков над материком . Когда в атмосфере ощущается недостаток влаги, увеличивается испарение с океанской поверхности, и насыщенные влагой воздушные массы надвигаются на сушу, принося с собой дожди и грозовые ливни - над материками зависают мощные циклоны.

Огромные океанские просторы, соприкасаясь с атмосферой, обеспечивают непрерывный газообмен - верхние слои океана, насыщаясь кислородом, выделяющемся при фотосинтезе планктона , обогащают кислородом нижние слои атмосферы. Поэтому океан называют «легкими» планеты , поэтому человека манит к себе морское побережье, где всегда легко дышится.

Океан оказывает не только глобальное влияние на климат Земли, но и управляет погодой в небольшом районе . Вследствие разностей теплоемкостей моря и суши рождаются приятные прохладные ветры морских побережий - бризы . Днем дует морской бриз , потом на некоторое время все затихает, и начинает дуть береговой бриз . Оба эти ветра лучше наблюдать в тихую солнечную погоду, так как их скорость не превышает 5 м/сек и когда поднимается какой-либо другой ветер, они легко затухают. Бриз - тот же муссон , только местного масштаба с суточным циклом в изменении направления.

Океанические течения перераспределяют поглощенное солнечное тепло в горизонтальном направлении и значительно влияют на климат прибрежных территорий, которые они омывают.

Так, холодное Бенгальское течение понижает температуру воздуха прибрежной части Западной Африки. Кроме того, оно не благоприятствует выпадению дождей, т.к. охлаждает нижние слои воздуха в прибрежной части, а холодный воздух, как известно становится тяжелее, плотнее, не может подниматься, образовывать облака и давать осадки.

Теплые же течения (Мозамбикское, течение мыса Игольного ), наоборот, повышают температуру воздуха на восточном побережье материка, способствуют насыщению воздуха влагой и образованию осадков.

Теплое Восточно – Австралийское течение , омывая берега Австралии, обуславливает обилие осадков на восточных склонах Большого Водораздельного хребта .

Холодное Перуанское течение , проходя вдоль западного побережья Южной Америки, сильно охлаждает воздух прибрежных территорий и не способствует выпадению осадков. Поэтому здесь находится пустыня Атакама , где дожди – редкое явление.

Большое влияние на климат как Европы, так и Северной Америки оказывает теплое течение Гольфстрим (Северо - Атлантическое ). Скандинавский полуостров лежит примерно на тех же широтах, что и остров Гренландия . Однако последний круглый год покрыт толстым слоем снега и льда, в то время как в южной части Скандинавского полуострова, омываемого Северо - Атлантическим течением, растут хвойные и широколиственные леса.

Приливы и отливы

Периодические колебания уровня океана (моря), вызываемые силами притяжения Луны и Солнца, - это приливы иотливы .

Приливно-отливные течения в Мировом океаневозникают под действием гравитационных сил (сил притяжения) Луны и Солнца. Это периодические колебания уровня воды у побережий в открытом море. Приливообразующая сила Луны почти в 2 раза больше приливообразующей силы Солнца. В открытом море величина прилива не более 1м, но при входе в сужающиеся заливы приливная волна поднимается; наибольшие высоты приливов в заливе Фанди на юго-востоке Канады - 18м.Частота приливов и отливов может быть полусуточная, суточная или смешанная.

Мировой океан имеет огромное значение в жизни людей. Это источник природных ресурсов: биологических (рыбы, морепродукты, жемчуг и пр.) и минеральных (нефть, газ). Это транспортное пространство и источник энергетических ресурсов.

Океанические течения создают особенно резкие расхождения в температурном режиме поверхности моря и сами влияют на распределение температуры воздуха и на атмосферную циркуляцию. Стойкость океанических течений приводит к тому, что их влияние на атмосферу имеет климатическое значение. Гребень изотерм на картах средней температуры наглядно показывает теплое влияние Гольфстрима на климат восточной части Северной Атлантики и Западной Европы.

Холодные океанические течения также обнаруживаются на средних картах температуры воздуха соответствующими возмущениями в конфигурации изотерм – языками холода, направленными к низким широтам.

Над районами холодных течений увеличивается повторяемость туманов, в частности в Ньюфаундленде, где воздух может переходить от теплых вод Гольфстрима на холодные воды Лабрадорского течения. Над холодными водами в пассатной зоне ликвидируется конвекция и резко уменьшается облачность. Это, в свою очередь, являть фактором, который поддерживает существование так называемых прибрежных пустынь.

Влияние снежного и растительного покрова на климат

Снежный (ледяной) покров уменьшает потерю тепла почвой и колебание ее температуры. Поверхность покрова отражает солнечную радиацию днем и охлаждается излучением ночью, поэтому она снижает температуру приземного слоя воздуха. Весной на таяние снежного покрова расходуется большое количество тепла, которое берется из атмосферы. Таким образом, температура воздуха над тающим снежным покровом, остается близкой к нулю. Над снежным покровом наблюдаются инверсии температуры: зимой - связанные с радиационным выхолаживанием, весной - с таянием снега. Над постоянным снежным покровом полярных областей даже летом отмечаются инверсии или изотермии. Таяние снежного покрова обогащает почву влагой и имеет большое значение для климатического режима теплого времени года. Большое альбедо снежного покрова приводит к усилению рассеянной радиации и увеличению суммарной радиации и освещенности.

Густой травяной покров уменьшает суточную амплитуду температуры почвы и снижает ее среднюю температуру. Также он уменьшает суточную амплитуду температуры воздуха. Более сложное влияние на климат имеет лес, который может увеличивать над собою количество осадков, вследствие шероховатости подстилающей поверхности.

Однако влияние растительного покрова имеет в основном микроклиматическое значение, которое распространяется преимущественно на приземные слои воздуха и на небольшие площади.

Общая циркуляция атмосферы

Общей циркуляцией атмосферы называют систему крупномасштабных воздушных течений над Земным шаром, то есть таких течений, которые по своим размерам сравнимы с большими частями материков и океанов. От общей циркуляции атмосферы отличаются местные циркуляции, такие, как брызги на побережьях морей, горно-долинные ветры, ледниковые ветры и др. Эти местные циркуляции временами в определенных районах накладываются на общую циркуляцию атмосферы.

На ежедневных синоптических картах погоды видно, как в каждый данный момент распределяются течения общей циркуляции над большими площадями Земли или над всем Земным шаром и как непрерывно меняется это распределение. Разнообразие проявлений общей циркуляции атмосферы в особенности зависит от того, что в атмосфере постоянно возникают огромные волны и вихри, которые по-разному развиваются и по-разному перемещаются. Это образования атмосферных возмущений - циклонов и антициклонов - является самой характерной особенностью общей циркуляции атмосферы.

Однако в общей циркуляции атмосферы, при всем разнообразии ее непрерывных изменений, можно заметить и некоторые постоянные особенности, которые повторяются ежегодно. Такие особенности лучше всего обнаруживаются с помощью статистического осреднения, при котором ежедневные возмущения циркуляции более или менее сглаживаются.

Средняя величина давления над каждым полушарием снижается от зимнего полугодия к летнему полугодию. От января к июлю она снижается над северным полушарием на несколько мб; в южном полушарии происходит обратное изменение. Но атмосферное давление равняется весу столба воздуха, а значит, он пропорционален массе воздуха. Это значит, что из того полушария, в который сейчас лето, какая-то масса воздуха оттекает в то полушарие, в котором в настоящее время зима. Так происходит сезонный обмен воздуха между полушариями. За год из северного полушария в южное полушарие и обратно переносится 1013 т воздуха.

Переходим теперь к более детальному рассмотрению условий общей циркуляции по зонам.