Метеорологія та кліматологія

      Це генетична класифікація кліматів, яка пояснює умови їх формування. В основі класифікації є загальна циркуляція атмосфери, що виражається в переважанні повітряних мас певного географічного типу. Б.П. Алісов виділяє сім основних кліматичних поясів (зон): екваторіальний,  два тропічних, два помірних та два арктичних (по одному у кожній півкулі). У кожному поясі протягом усього року переважає одна повітряна маса, відповідно екваторіальне повітря тропічне, помірне (або полярне) та арктичне (антарктичне) повітря (мал. 8.1.). Між цими основними поясами Б.П. Алісов виділяє по три  перехідні пояси у кожній півкулі. Це пояс екваторіальних мусонів (субекваторіальний), субтропічний та субарктичний (субантарктичний).

     Межі поясів визначаються за середнім багаторічний положенням кліматологічних фронтів земної кулі. Так, тропічні пояси обмежуються літнім положенням   тропічних фронтів та зимовим положенням полярних фронтів. Тому тут увесь рік переважає тропічне повітря. У субекваторіальному поясі влітку панує екваторіальне повітря і це буде вологий сезон року, а взимку – тропічне повітря і відповідно сухий сезон. Субтропічний пояс простягається між зимовим та літнім положенням полярних фронтів, тому тут взимку переважає полярне повітря, а влітку тропічне. Субарктичний пояс простягається між зимовим  та літнім положенням арктичного (антарктичного) фронту і відповідно взимку панує арктичне (антарктичне) повітря, а влітку – полярне. Отже, у перехідних поясах влітку панує повітря  південнішого основного поясу, а взимку – північнішого. Відповідно до своїх властивостей повітряні маси і визначають основні властивості клімату поясів, оскільки повітряна маса формується під впливом радіаційного і теплового балансів даної місцевості.

     Перш за все ідея тісного зв’язку типів клімату з географічними ландшафтами відбита у вченні В.В. Докучаєва про зони природи в 1900 р. Використовуючи цю ідею Л.С.Берг в 1925 р. запропонував свою класифікацію. У ній типи клімату діляться на клімати рівнин та гір. У кліматах рівнин Л.С.Берг виділяє кліматичні зони у відповідності з однойменними ландшафтними зонами. Але не всі кліматичні зони повністю співпадають з межами зон рослинності та грунтів.

     Класифікація кліматів  Л.С.Берга проста і зручна. Вона підкреслює, що між кліматом, рельєфом, ґрунтовим та рослинним покривом спостерігається тісний зв’язок і взаємодія. Справді, при просуванні з півночі на південь кількісні зміни метеорологічних величин призводять до якісних змін природи, що виражається у закономірній зміні ландшафтів. Отже, в утворенні цих ландшафтів клімат відіграє провідну роль. Нам лише залишається характеризувати клімат конкретної ландшафтної зони. Л.С.Берг у кліматі рівнин виділяє 12 кліматичних зон.

     Класифікація кліматів – це поділ кліматів Землі за різними ознаками, умовами виникнення або зв’язками з іншими географічними явищами на кліматичні зони (та області), що мають однотипні кліматичні умови. Кліматична зона – це найбільша одиниця кліматичного районування, що має широтну протяжність та виділена за визначеними об’єктивними кліматологічними показниками. Кліматична область – це частинна кліматичної зони, що характеризується визначеними типом клімату. Тип клімату – це клімат з характерними властивостями, що відповідає визначеній кліматичній зоні. У зв’язку з цим існує таке поняття як кліматична межа. Це досить чітко виражена межа між регіонами з різним кліматом.

     Класифікація кліматів проводиться для виділення типів кліматів, за допомогою яких можна об’єктивно встановити подібність чи відміни кліматичних умов на всій території земної кулі чи її частині. Це має велике практичне значення, тому що з кліматом пов’язане життя рослин та тварин, характер ґрунтового та рослинного покривів, гідрологічний режим, життя та господарська діяльність людини.

     Найбільша неоднорідність суходолу проявляється у будові рельєфу, адже лише близько половини його площі мають абсолютну висоту до 500 м над рівнем моря. Вище 1000 м розташовано близько 28% суходолу, а вище 2000 м близько 13%. Отже величезні площі суходолу мають гірський клімат, який формується під впливом зростання висоти місцевості над рівнем моря, різноманітності форм гірського рельєфу, крутизни схилів та їх орієнтації відносно частин світу та повітряних течій.

     Гори впливають на всі метеорологічні величини. Тому це призводить до формування особливого гірського клімату. Це наглядно проявляться у вертикальній поясності грунтів та рослинності гірських країн і, отже, у вертикальній кліматичній поясності. Гори також впливають на клімат прилеглих територій. Добре помітним є зменшення кількості атмосферних опадів, хмарності, туманів на підвітряному боці гір на відстані до сотень кілометрів. Часто гірські хребти є навіть межами кліматичних зон Землі, зокрема субтропіки на південному березі Криму. Разом з тим навіть незначні височини, такі як Донецька, Придніпровська, Волино-Подільська, призводять до плямистості у розподілі атмосферних опадів, туманів, гроз, ожеледі та інших атмосферних явищ.

     Сніговий покрив утворюється лише у певних кліматичних умовах, тобто він є продуктом клімату. Але в той й же час сніговий покрив впливає на клімат. При таненні снігового покриву збільшуються запаси вологи в грунті, які поступово використовуються рослинами протягом літа. Сніг відіграє велику роль у тепловому режимі грунту й повітря. Теплопровідність снігу дуже мала за рахунок наявності у ньому повітря, теплопровідність якого в 100 разів менша за  теплопровідність грунту і становить усього (5,79+0,19t)?10^-5 кал/с?⁰С), де t – температура повітря ⁰С. Отже, чим пухкіший сніговий покрив, тим менша його теплопровідність. Тому він добре захищає грунт від проникнення в нього низьких температур.

     Якщо утворився сніговий покрив висотою 20-30 см, то добові коливання температури  затухають уже на глибині 20 см,  а якщо снігу немає, то вони помітні до глибини 80-100 см. За товщини снігового покриву 40-50 см температура поверхні грунту під ним на 6-7 ⁰С вища за температуру оголеної ділянки грунту і на 10 ⁰С вища за температуру поверхні самого снігу. Глибина промерзання грунту також зменшується. При висоті снігового покриву близько 30 см грунт промерзає до 25-30 см, а без снігу – до 100 см і більше. В окремі періоди глибина промерзання грунту під снігом у 4-5 разів менша, ніж на оголеній ділянці. Отже, сніговий покрив є надійним захисником озимих та плодових культур від вимерзання навіть при великих морозах.

     У свою чергу поверхня суходолу неоднорідна, вона різноманітніша, ніж поверхня океану. Часто на невеликих відстанях різко змінюється рельєф, ґрунтовий покрив, рослинність. Вплив ґрунтового та рослинного покриву особливо проявляється влітку.

     Рослинність перш за все перетворює діяльну поверхню у діяльний шар. На ділянці без рослинності усі потоки променистої енергії засвоюються та випромінюються дуже тонким шаром землі, який можна вважати поверхнею. Ділянки, вкриті рослинністю, засвоюють та випромінюють радіацію товстим шаром, який, залежно від характеру рослинності, змінюється від десятків сантиметрів до десятків метрів.

      При наявності рослинного покриву основна частина сонячної радіації засвоюється рослинами. Наприклад, густі посіви тимофіївки пропускають до поверхні грунту менше 20 % радіації, а в лісі грунту досягає лише 5-20 % радіації. Найбільше сонячна радіація в рослинному покриві засвоюється на висоті ¾ висоти рослини, де розташовано найбільше листя та гілок. Якраз тут відбувається засвоєння та випромінювання радіації. Ось чому вдень температура грунту й повітря серед рослин нижча, ніж над оголеним грунтом. Максимальна температура спостерігається на висоті найбільшого засвоєння радіації,  тобто близько ¾ висоти рослин. Вночі велика сумарна поверхня рослин збільшує ефективне випромінювання, тому мінімальна температура також спостерігається на цій висоті. У приземному шарі повітря та на поверхні грунту, захищеному рослинами, нічна температура вища, ніж на оголеній ділянці.