Географическое распределение температуры приземного слоя атмосферы

 2.1. Географическое распределение температуры приземного слоя атмосферы

Распределение температуры на обширных территориях или на всем земном шаре можно представить с помощью карт изотерм. Изотермами называют линии, соединяющие на карте точки с оди­наковой температурой воздуха в данный момент или в среднем за тот или иной промежуток времени.

Для сравнимости наблюдений, выполненных в различных пунк­тах, измеренную температуру приводят к уровню моря. Необходи­мость в этом вызвана тем, что температура воздуха в среднем убы­вает с высотой. Поэтому над возвышенностями она в среднем ниже, чем в расположенных рядом долинах. Приведение температуры к уровню моря производится исходя из того, что в тропосфере она понижается в среднем на 0,6° С/100 м.

Изотермы на картах в зависимости от цели их построения про­водят через 1, 2, 4, 5° С, а иногда и через 10° С. Для выявления ха­рактера в различное время года удобно пользоваться изотермами среднемесячной температуры двух месяцев года: самого холодного (января) и самого теплого (июля) [6].

Изотермы января (рис. 2) не совпадают с широтными кругами. Они имеют различные изгибы, наиболее ярко выраженные в север­ном полушарии, особенно в районах перехода с моря на сушу и на­оборот. Объясняется это различием температур воздуха над водое­мами и континентами. В южном полушарии, где преобладает вод­ная поверхность изотермы, проходят более плавно и имеют почти широтное направление. В северном полушарии изотермы располо­жены гуще, чем в южном. Особенно это проявляется над мате­риками, где контрасты температур между отдельными районами больше, чем над океанами.

Рис. 2. Изотермы января (°С)

Над северной частью Атлантического океана направление январских изотерм приближается к меридиональному. Объясняется это тем, что здесь на температуру воздуха влияет теплое течение Гольфстрим, омывающее западные берега Европы. Почти в мери­диональном направлении зимой проходят изотермы и на севере европейской части России. Температура здесь понижается по мере удаления от океана, т. е. с запада на восток, примерно до 135° в. д. На севере Якутии, в районе Верхоянска и Оймякона, располагается так называемый полюс холода, окаймленный изотермой -50° С. В отдельные дни температура здесь опускается еще ниже: в Верхо­янске она достигала -68° С, а в Оймяконе отмечен абсолютный ми­нимум температуры воздуха в северном полушарии, равный -71° С. Полюс холода в районе Оймякона обусловлен физико-географи­ческими факторами: Оймякон расположен в котловине, куда сте­кает холодный воздух с севера. Здесь он застаивается, так как перемешивание его зимой при отсутствии значительного нагрева ослаблено.

Вторым полюсом холода в северном полушарии является Грен­ландия, где приведенная к уровню моря среднемесячная темпера­тура самого холодного месяца составляет -55° С. Минимальная температура здесь равна примерно 70°С. Возникновение грен­ландского полюса холода связано с большим альбедо ледникового плато. Небольшие очаги холода на картах январских изотерм на­блюдаются также над Скандинавией и Малой Азией. В южном по­лушарии в январе лето. Поэтому над Южной Америкой, Африкой и Австралией в это время расположены очаги тепла.

Июльские изотермы (рис. 3) в северном полушарии располо­жены значительно реже, чем январские, так как контрасты темпе­ратур между полюсом и экватором летом значительно меньше, чем зимой. Летом температура воздуха над материками выше, чем над океанами. Поэтому в северном полушарии над материками изо­термы изгибаются к северу. Над Северной Америкой, Африкой и Азией хорошо выражены замкнутые области тепла. Особенно сле­дует обратить внимание на область в Сахаре, где средняя темпе­ратура июля

Рис. 3. Изотермы июля (°С)

составляет 40 °С, а в отдельные дни она превышает 50 °С. Абсолютный максимум температуры в Северной Африке со­ставляет 58°С (южнее Триполи). Такая же температура была от­мечена в Калифорнии, в Долине Смерти, где повышению темпера­туры воздуха способствует рельеф местности (высокие горы и глубокие долины).

Самые высокие среднегодовые температуры наблюдаются при­мерно вдоль 10° с. ш. Линия, соединяющая точки с максималь­ными среднегодовыми температурами, называется термическим эк­ватором. Летом термический экватор смещается к 20° с. ш., а зи­мой приближается к 5-10° с. ш., т. е. всегда остается в северном полушарии. Объясняется это тем, что в северном полушарии больше материков, которые нагреваются сильнее, чем океаны юж­ного полушария.

В южном полушарии в июле зима. Изотермы здесь проходят почти в зональном направлении, т. е. совпадают по направлению с параллелями. В высоких южных широтах температура резко по­нижается по направлению к Антарктиде. На ледяном плато Антарк­тиды наблюдаются самые низкие температуры воздуха. На по­бережье Антарктиды средняя температура июля изменяется от -15 до -35° С, а в центре Восточной Антарктиды она достигает -70° С. В отдельные дни температура здесь опускается ниже -80° С. Например, на ст. Восток, расположенной на 78° ю. ш., за­регистрирована самая низкая на земном шаре температура воздуха у земной поверхности, равная -88,3° С. Таким образом, район, в котором расположена ст. Восток, является полюсом холода не только для южного полушария, но и для всего земного шара. Такое сильное охлаждение воздуха здесь объясняется тем, что ст. Восток расположена на плато, на высоте 3420 м. над уровнем моря, где при слабом ветре в условиях полярной ночи происходит сильное выхолаживание воздуха [2].

2.2. Непериодические изменения температуры воздуха.
Континентальность климата

Во внетропических широтах непериодические изменения темпе­ратуры воздуха настолько часты и значительны, что суточный ход температуры отчетливо проявляется лишь в периоды относительно устойчивой малооблачной антициклонической погоды. В остальное время он затушевывается непериодическими изменениями, которые могут быть очень интенсивными. Например, похолодания зимой, когда температура в любое время суток может упасть (в континентальных условиях) на 10-20° С в течение одного часа.

В тропических широтах непериодические изменения температу­ры менее значительны и не так сильно нарушают суточный ход температуры.

Непериодические изменения температуры связаны главным образом с адвекцией воздушных масс из других районов Земли. Особенно значительные похолодания (иногда называемые волна­ми холода) происходят в умеренных широтах в связи с вторжени­ями холодных воздушных масс из Арктики и Антарктиды. В Европе сильные зимние похолодания бывают также при проникновении холодных воздушных масс с востока, а в Западной Европе - с европейской территории России. Холодные воздушные массы иногда проникают в Средиземноморский бассейн и даже достигают Северной Африки и Передней Азии. Но чаще они задерживаются перед горными хребтами Европы, расположенны­ми в широтном направлении, особенно перед Альпами и Кавказом. Поэтому климатические условия Средиземноморского бассейна и Закавказья значительно отличаются от условий близких, но более северных районов.

В Азии холодный воздух свободно проникает до горных хребтов, ограничивающих с юга и востока территорию среднеази­атских республик, поэтому зимы на Туранской низменности достаточно холодны. Но такие горные массивы, как Памир, Тянь-Шань, Алтай, Тибетское нагорье, не говоря уже о Гималаях, являются препятствиями для дальнейшего проникновения хо­лодных воздушных масс к югу. В редких случаях значительные адвективные похолодания наблюдаются, однако, и в Индии: в Пенджабе в среднем на 8 - 9° С, а в марте 1911 г. температура упала на 20° С. Холодные массы при этом обтекают горные массивы с запада. Легче и чаще холодный воздух проникает на юго-восток Азии, не встречая по пути значительных преград.

В Северной Америке нет горных хребтов, проходящих в широтном направлении. Поэтому холодные массы арктического воздуха могут беспрепятственно распространяться до Флориды и Мексиканского залива.

Над океанами вторжения холодных воздушных масс могут глубоко проникать в тропики. Конечно, холодный воздух посте­пенно прогревается над теплой водой, но все же он может вызывать заметные понижения температуры.

Вторжения морского воздуха из средних широт Атлантическо­го океана в Европу создают потепления зимой и похолодания летом. Чем дальше в глубь Евразии, тем меньше становится повторяемость атлантических воздушных масс и тем больше меняются над материком их первоначальные свойства. Но все же влияние вторжений с Атлантики на климат можно проследить вплоть до Среднесибирского плоскогорья и Средней Азии.

Тропический воздух вторгается в Европу и зимой, и летом из Северной Африки и из низких широт Атлантики. Летом воздуш­ные массы, близкие по температуре к воздушным массам тропиков и поэтому также называемые тропическим воздухом, формиру­ются на юге Европы или приходят в Европу из Казахстана и Средней Азии. На Азиатской территории России летом наблюдаются вторжения тропического воздуха из Монголии, Северного Китая, из южных районов Казахстана и из пустынь Средней Азии.

В отдельных случаях сильные повышения температуры (до +30° C) при летних вторжениях тропического воздуха распро­страняются до Крайнего Севера России.

В Северную Америку тропический воздух вторгается как с Тихого, так и с Атлантического океана, особенно с Мексиканско­го залива. На самом материке массы тропического воздуха формируются над Мексикой и югом США.

Даже в области Северного полюса температура воздуха зимой иногда повышается до нуля в результате адвекции из умеренных широт, причем потепление можно проследить во всей тропосфере.

Перемещения воздушных масс, приводящие к адвективным изменениям температуры, связаны с циклонической деятельно­стью.

В менее значительных пространственных масштабах резкие непериодические изменения температуры могут быть связаны с фенами в горных районах, т.е. с адиабатическим нагреванием воздуха при его нисходящем движении.

Так как непериодические изменения температур каждый год происходят по-разному, то и средняя годовая температура воздуха в каждом отдельном пункте в разные годы различна. Так, в Москве в 1862 г. средняя годовая температура была +1,2° C, в 1925 г. +6,1° С. Средняя температура того или иного месяца в отдельные годы варьирует в еще более широких пределах, особенно для зимних месяцев. Так, в Москве за 170 лет средняя температура января колебалась в пределах 19° С (от -21 до -2° С), а июля —в пределах 7° С (от +15 до +22° С). Но это крайние пределы колебаний. В среднем температура того или другого месяца отдельного года отклоняется от многолетней средней для этого месяца зимой примерно на 3° С и летом на 1,5° С в ту или другую сторону [2].

Отклонение средней месячной температуры от климатической нормы называют аномалией средней месячной температуры данного месяца. Среднюю многолетнюю величину из абсолютных значений месячных аномалий температуры можно принять за меру изменчивости, которая тем больше, чем интенсивнее непериодиче­ские изменения температуры в данной местности, придающие одному и тому же месяцу в разные годы различный характер. Поэтому изменчивость средних месячных температур возрастает с широтой: в тропиках она небольшая, в умеренных широтах значительная, в морском климате меньше, чем в континентальном. Особенно велика изменчивость в переходных областях между морским и континентальным климатом, где в одни годы могут преобладать морские воздушные массы, в другие — континенталь­ные [8].

Континентальность климата. Климат над морем, характеризующийся малыми годовы­ми амплитудами температуры, естественно назвать морским в отличие от континентального климата над сушей с большими годовыми амплитудами температуры. Морской климат распро­страняется и на прилегающие к морю области материков, над которыми велика повторяемость морских воздушных масс. Можно сказать, что морской воздух приносит на сушу морской климат. Области океанов, где преобладают воздушные массы с близлежа­щего материка, обладают скорее континентальным, чем морским, климатом.

Хорошо выражен морской климат в Западной Европе, где круглый год господствует перенос воздуха с Атлантического океана. На крайнем западе Европы годовые амплитуды темпера­туры воздуха всего несколько градусов. С удалением от Атлантического океана в глубь материка годовые амплитуды температуры растут. Иначе говоря, растет континентальность климата. В Восточной Сибири годовые амплитуды достигают нескольких десятков градусов. Лето здесь более жаркое, чем в Западной Европе, зима гораздо более суровая. Близость Восточной Сибири к Тихому океану не имеет существенного значения, так как вследствие условий общей циркуляции атмосферы воздух с этого океана не проникает далеко в Сибирь, особенно зимой. Только на Дальнем Востоке приток воздушных масс с океана летом понижает температуру и тем самым несколько уменьшает годовую амплитуду.

Континентальный климат в среднем годовом холоднее морского. Это значит, что большая амплитуда в континентальном климате умеренных и высоких широт в сравнении с морским климатом создается не столько повышением летних температур, сколько понижением зимних температур. В тропических широтах, наобо­рот, повышенная амплитуда над сушей создается не столько более холодной зимой, сколько более жарким летом. Поэтому и средняя годовая температура в тропиках выше в континентальном климате, чем в морском.

По мере продвижения в глубь Евразии с запада на восток средние температуры самого теплого и самого холодного месяцев, средние годовые температуры и годовые амплитуды температуры меняются так, как это показано ниже (табл. 1) для нескольких мест на 52-й параллели:

Таблица 1.

Особенности распределения средних температур и годовых амплитуд воздуха в зависимости от континентальности климата

Город	Долгота	Январь, °С	Июль, °С	Год, °С	Амплитуда, °С
Трейли	10°З	+7	+15	+10	8
Мюнстер	7°В	+1	+17	+9	16
Варшава	21°В	-5	+18	+7	23
Курск	36°В	-10	+19	+5	29
Оренбург	55°В	-15	+22	+3	37
Рубцовск	80°В	-18	+22	+3	40
Нерчинск	116°В	-30	+23	-2	53

Из данных таблицы хорошо видны возрастание летних и падение зимних температур, убывание средней годовой темпера­туры и возрастание годовой амплитуды в направлении с запада на восток [5].