Климат - Climate

Климат - это долгосрочная модель погоды в районе, обычно усредненная за период в 30 лет. Более строго, это среднее значение и изменчивость метеорологических переменных за период от месяцев до миллионов лет. Некоторые из метеорологических переменных, которые обычно измеряются, - это температура , влажность , атмосферное давление , ветер и осадки . В более широком смысле климат - это состояние компонентов климатической системы , которая включает океан, сушу и лед на Земле. На климат местности влияют ее широта / долгота , рельеф и высота , а также близлежащие водоемы и их течения.

Климат можно классифицировать по среднему и типичному диапазону различных переменных, чаще всего температуры и осадков. Наиболее часто используемой схемой классификации была климатическая классификация Кеппена . Система Торнтуэйта, используемая с 1948 года, включает суммарное испарение вместе с информацией о температуре и осадках и используется для изучения биологического разнообразия и того, как изменение климата влияет на него. Системы Бержерона и пространственной синоптической классификации сосредоточены на происхождении воздушных масс, которые определяют климат региона.

Палеоклиматология - это изучение древнего климата. Поскольку до XIX века было доступно очень мало прямых наблюдений за климатом, палеоклиматы выводятся из косвенных переменных, которые включают небиотические данные, такие как отложения, обнаруженные в дне озер и ледяных кернов , и биотические данные, такие как кольца деревьев и кораллы. Климатические модели - это математические модели климата прошлого, настоящего и будущего. Изменение климата может происходить в течение длительного или короткого времени из-за множества факторов; Недавнее потепление обсуждается в контексте глобального потепления . Глобальное потепление приводит к перераспределению. Например, «изменение среднегодовой температуры на 3 ° C соответствует сдвигу изотерм примерно на 300–400 км по широте (в умеренной зоне) или на 500 м по высоте. Следовательно, ожидается, что виды будут перемещаться вверх по высоте или к полюсам по широте в ответ на смещение климатических зон ».

Определение

Климат (от греческого : κλίμα klima , что означает наклон ) обычно определяется как погода, усредненная за длительный период. Стандартный период усреднения составляет 30 лет, но в зависимости от цели могут использоваться и другие периоды. Климат также включает статистику, отличную от средней, например, величины ежедневных или годовых изменений. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) 2001 глоссарий определение выглядит следующим образом :

Климат в узком смысле обычно определяется как «средняя погода» или, более строго, как статистическое описание с точки зрения среднего значения и изменчивости соответствующих величин за период от месяцев до тысяч или миллионов лет. Классический период составляет 30 лет, как это определено Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Эти величины чаще всего являются приземными переменными, такими как температура, осадки и ветер. Климат в более широком смысле - это состояние, включая статистическое описание климатической системы.

Всемирная метеорологическая организация (ВМО) описывает « климатические нормалей » (CN) в качестве «точки отсчета , используемые климатологов для сравнения текущих климатологических тенденции к тому , что в прошлом или то , что считается типичным. CN определяется как среднее арифметическое элемента климата (например, температура) за 30-летний период. Используется 30-летний период, поскольку он достаточно длинный, чтобы отфильтровать любые межгодовые колебания или аномалии, но также достаточно короткий, чтобы иметь возможность показать более длительные климатические тенденции ».

ВМО возникла из Международной метеорологической организации, которая учредила техническую комиссию по климатологии в 1929 году. На своем заседании в Висбадене в 1934 году техническая комиссия определила тридцатилетний период с 1901 по 1930 год в качестве опорных временных рамок для климатологических стандартных норм. В 1982 г. ВМО согласилась обновить климатические нормы, которые впоследствии были завершены на основе климатических данных с 1 января 1961 г. по 31 декабря 1990 г.

Разницу между климатом и погодой можно описать популярной фразой: «Климат - это то, что вы ожидаете, погода - это то, что вы получаете». На протяжении исторического периода времени существует ряд почти постоянных переменных, определяющих климат, включая широту , высоту, соотношение суши к воде и близость к океанам и горам. Все эти переменные изменяются только в течение миллионов лет из-за таких процессов, как тектоника плит . Другие детерминанты климата более динамичны: термохалинная циркуляция океана приводит к потеплению северной части Атлантического океана на 5 ° C (9 ° F) по сравнению с другими бассейнами океана. Другие океанические течения перераспределяют тепло между сушей и водой в более региональном масштабе. Плотность и тип растительного покрова влияет на поглощение солнечного тепла, удержание воды и количество осадков на региональном уровне. Изменения количества парниковых газов в атмосфере определяют количество солнечной энергии, удерживаемой планетой, что приводит к глобальному потеплению или глобальному похолоданию . Переменные, определяющие климат, многочисленны, а взаимодействия сложны, но есть общее согласие с тем, что общие контуры понятны, по крайней мере, в том, что касается детерминант исторического изменения климата.

Классификация климата

Есть несколько способов отнести климат к похожим режимам. Первоначально климат был определен в Древней Греции для описания погоды в зависимости от широты местности. Современные методы классификации климата можно в общих чертах разделить на генетические методы, которые сосредоточены на причинах климата, и эмпирические методы, которые сосредоточены на последствиях климата. Примеры генетической классификации включают методы, основанные на относительной частоте различных типов воздушных масс или мест в пределах синоптических погодных возмущений. Примеры эмпирических классификаций включают климатические зоны, определяемые выносливостью растений , эвапотранспирацией или, в более общем смысле, классификацией климата Кеппена, которая изначально была разработана для определения климата, связанного с определенными биомами . Общим недостатком этих классификационных схем является то, что они создают четкие границы между зонами, которые они определяют, а не постепенное изменение климатических свойств, более характерных для природы.

Бержерон и пространственная синоптика

Самая простая классификация связана с воздушными массами . Классификация Бержерона - наиболее распространенная форма классификации воздушных масс. Классификация воздушных масс состоит из трех букв. Первая буква описывает его влажностные свойства, где c используется для континентальных воздушных масс (сухих), а m - для морских воздушных масс (влажных). Вторая буква описывает тепловую характеристику своего исходного региона: T для тропического , P для полярного , A для арктического или антарктического, M для муссонного , E для экваториального и S для превосходного воздуха (сухой воздух, образованный значительным движением вниз в атмосфере. ). Третья буква используется для обозначения стабильности атмосферы . Если воздушная масса холоднее земли под ней, она обозначается буквой k. Если воздушная масса теплее земли под ней, она обозначается буквой w. В то время как идентификация воздушных масс первоначально использовалась для прогнозирования погоды в 1950-х годах, климатологи начали создавать синоптические климатологии на основе этой идеи в 1973 году.

На основе схемы классификации Бержерона лежит система пространственной синоптической классификации (SSC). В схеме SSC есть шесть категорий: сухой полярный (аналогичный континентальному полярному), сухой умеренный (аналогичный морскому превосходному), сухой тропический (аналогичный континентальному тропическому), влажный полярный (аналогичный морскому полярному), влажный умеренный (гибридный). между морским полярным и морским тропическим) и влажным тропическим (аналогично морскому тропическому, морскому муссонному или морскому экваториальному).

Köppen

Среднемесячная температура поверхности с 1961 по 1990 год. Это пример того, как климат меняется в зависимости от местоположения и сезона.
Ежемесячные глобальные изображения из обсерватории Земли НАСА (интерактивный SVG)

Классификация Кеппена зависит от среднемесячных значений температуры и осадков. Наиболее часто используемая форма классификации Кеппена имеет пять основных типов, обозначенных от A до E. Эти основные типы: A) тропический, B) сухой, C) умеренно-среднеширотный, D) холодный на средних широтах и ​​E) полярный. Пять основных классификаций можно далее разделить на вторичные классификации, такие как тропические леса , муссоны , тропические саванны , влажные субтропические , влажные континентальные , океанические , средиземноморский , пустынные , степные , субарктические , тундра и полярные ледяные шапки .

Тропические леса характеризуются большим количеством осадков , согласно определениям, минимальным нормальным годовым количеством осадков является от 1750 миллиметров (69 дюймов) до 2000 миллиметров (79 дюймов). Среднемесячные температуры превышают 18 ° C (64 ° F) в течение всех месяцев года.

Муссон сезонный преобладающий ветер , который длится в течение нескольких месяцев, вступил в сезон дождей региона. В регионах Северной Америки , Южной Америки , Африки к югу от Сахары , Австралии и Восточной Азии действуют муссонные режимы.

Облачные и солнечные пятна мира. Карта обсерватории Земли НАСА с использованием данных, собранных в период с июля 2002 г. по апрель 2015 г.

Тропические саванновый являются пастбище биома расположен в полузасушливом к полуавтоматическим влажному климату районам субтропических и тропических широт , со средней температурой оставаясь на уровне или выше 18 ° C (64 ° F) круглый год, а количество осадков от 750 миллиметров (30 дюймов) и 1270 миллиметров (50 дюймов) в год. Они широко распространены в Африке , встречаются в Индии , северных частях Южной Америки , Малайзии и Австралии .

Облачность по месяцам на 2014 год. Обсерватория Земли НАСА

Зона влажного субтропического климата, где зимние дожди (а иногда и снегопады ) связаны с большими штормами, которые западные ветры держатся с запада на восток. Большая часть летних осадков выпадает во время гроз и периодических тропических циклонов . Влажный субтропический климат лежит на восточной стороне континентов, примерно между широтами 20 ° и 40 ° градусами в стороне от экватора .

Влажный континентальный климат характеризуются переменными погодными условиями и большой сезонной дисперсией температуры. Места со средней дневной температурой выше 10 ° C (50 ° F) более трех месяцев и температурой самого холодного месяца ниже −3 ° C (27 ° F), которые не соответствуют критериям засушливого или полузасушливого климата , классифицируются как континентальные.

Океанический климат обычно находятся вдоль западного побережья в средних широтах всех континентов мира, а также на юго - востоке Австралии , и сопровождается обильными осадками круглого года.

Климат средиземноморский режим напоминает климат земли в бассейне Средиземного моря , часть западной Северной Америки , части Западной и Южной Австралии , на юго - западе Южной Африки и в некоторых районах центральной Чили . Для климата характерно жаркое сухое лето и прохладная влажная зима.

Степь представляет собой сухое пастбище с годовым диапазоне температур летом до 40 ° C (104 ° F) и в течение зимы вплоть до -40 ° C (-40 ° F).

В субарктическом климате мало осадков, а месячные температуры превышают 10 ° C (50 ° F) в течение одного-трех месяцев в году, с вечной мерзлотой на большей части территории из-за холодных зим. Зимы в субарктическом климате обычно включают до шести месяцев со средней температурой ниже 0 ° C (32 ° F).

Карта арктической тундры

Тундра расположена в крайнем северном полушарии , к северу от пояса тайги , включая обширные территории северной России и Канады .

Полярная шапка , или полярный лед листа, является высокой широты область на планете или Луны , которая покрыта льдом . Ледяные шапки образуются из-за того, что высокоширотные регионы получают меньше энергии в виде солнечной радиации от солнца, чем экваториальные регионы, что приводит к более низким поверхностным температурам .

Пустыня является пейзаж форма или область , которая получает очень мало осадков . Пустыни обычно имеют большой дневной и сезонный диапазон температур, с высокими или низкими, в зависимости от местоположения, дневными температурами (летом до 45 ° C или 113 ° F) и низкими ночными температурами (зимой до 0 ° C или 32 ° F). F) из-за очень низкой влажности . Многие пустыни образованы дождевыми тенями , поскольку горы преграждают путь влаге и осадкам в пустыню.

Thornthwaite

Осадки по месяцам

Этот метод классификации климата, разработанный американским климатологом и географом К.У. Торнтвейтом , позволяет отслеживать водный баланс почвы с помощью эвапотранспирации. Он контролирует часть общего количества осадков, используемую для питания растительности на определенной территории. Он использует такие индексы, как индекс влажности и индекс засушливости, для определения режима влажности области на основе ее средней температуры, среднего количества осадков и среднего типа растительности. Чем ниже значение индекса в той или иной области, тем она суше.

Классификация влажности включает климатические классы с такими дескрипторами, как сверхвысокий, влажный, субгумидный, субзасушливый, полузасушливый (значения от -20 до -40) и засушливый (значения ниже -40). Во влажных регионах ежегодно выпадает больше осадков, чем испаряется, в то время как в засушливых регионах испарение больше, чем осадков в год. В общей сложности 33 процента суши Земли считаются засушливыми или полузасушливыми, включая юго-запад Северной Америки, юго-запад Южной Америки, большую часть северной и небольшую часть южной Африки, юго-запад и части Восточной Азии, а также большую часть Австралия. Исследования показывают, что эффективность осадков (ПЭ) в индексе влажности Торнтуэйта переоценивается летом и занижается зимой. Этот индекс можно эффективно использовать для определения численности видов травоядных и млекопитающих в данной области. Индекс также используется в исследованиях изменения климата.

Термические классификации в рамках схемы Торнтуэйта включают микротермальные, мезотермические и мегатермические режимы. Микротермический климат - это один из низких средних годовых температур, обычно от 0 ° C (32 ° F) до 14 ° C (57 ° F), который характеризуется коротким летом и потенциальным испарением от 14 сантиметров (5,5 дюйма) до 43 сантиметров ( 17 дюймов). В мезотермическом климате не хватает постоянной жары или постоянного холода, с потенциальным испарением от 57 сантиметров (22 дюйма) до 114 сантиметров (45 дюймов). Мегатермальный климат - это климат с постоянными высокими температурами и обильными дождями, с потенциальным годовым испарением, превышающим 114 сантиметров (45 дюймов).

Записывать

Палеоклиматология

Палеоклиматология - это изучение климата прошлого за большой период истории Земли . Он использует данные из ледяных щитов, годичных колец, отложений, кораллов и горных пород, чтобы определить прошлое состояние климата. Он демонстрирует периоды стабильности и периоды изменений и может указывать, следуют ли изменения таким шаблонам, как регулярные циклы.

Современный

Подробная информация о современных климатических записях стала известна благодаря измерениям с помощью таких погодных инструментов, как термометры , барометры и анемометры, в течение последних нескольких столетий. Инструменты, используемые для изучения погоды в современной шкале времени, их известные погрешности, их непосредственное окружение и их экспозиция менялись с годами, что необходимо учитывать при изучении климата прошлых веков.

Изменчивость климата

Изменчивость климата - это термин для описания изменений среднего состояния и других характеристик климата (таких как вероятность или возможность экстремальной погоды и т. Д.) «Во всех пространственных и временных масштабах, помимо отдельных погодных явлений». Некоторая изменчивость, по-видимому, не вызывается систематически, а возникает в случайные моменты времени. Такая изменчивость называется случайной изменчивостью или шумом . С другой стороны, периодическая изменчивость происходит относительно регулярно и в различных режимах изменчивости или климатических моделях.

Существует тесная корреляция между колебаниями климата Земли и астрономическими факторами ( изменениями центра масс, изменениями Солнца , потоком космических лучей , обратной связью по альбедо облаков , циклами Миланковича ) и режимами распределения тепла между климатической системой океан-атмосфера. В некоторых случаях текущие, исторические и палеоклиматологические естественные колебания могут быть замаскированы значительными извержениями вулканов , ударными событиями , отклонениями в климатических косвенных данных, процессами положительной обратной связи или антропогенными выбросами таких веществ, как парниковые газы .

С годами определения изменчивости климата и связанного с ней термина « изменение климата» изменились. В то время как термин « изменение климата» сейчас подразумевает изменение, которое является одновременно долгосрочным и вызвано деятельностью человека, в 1960-х годах слово «изменение климата» использовалось для обозначения того, что мы сейчас называем изменчивостью климата, то есть климатическими несоответствиями и аномалиями.

Изменение климата

Средние глобальные температуры с 2010 по 2019 год по сравнению со средними фоновыми значениями с 1951 по 1978 год. Источник: НАСА .
Наблюдаемая температура от НАСА по сравнению со средним значением за 1850–1900 гг., Используемым МГЭИК в качестве доиндустриального базового уровня. Основным фактором повышения глобальной температуры в индустриальную эпоху является деятельность человека, а природные силы добавляют изменчивости.

Изменение климата - это изменение глобального или регионального климата во времени. Он отражает изменения в изменчивости или среднем состоянии атмосферы во временных масштабах от десятилетий до миллионов лет. Эти изменения могут быть вызваны внутренними по отношению к Земле процессами, внешними силами (например, изменениями интенсивности солнечного света) или, в последнее время, деятельностью человека. В последнее время, особенно в контексте экологической политики , термин «изменение климата» часто относится только к изменениям современного климата, включая повышение средней приземной температуры, известное как глобальное потепление . В некоторых случаях этот термин также используется с презумпцией человеческой причинности, как в Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). РКИК ООН использует «изменчивость климата» для вариаций, не связанных с деятельностью человека.

В прошлом Земля претерпевала периодические климатические изменения, включая четыре крупных ледниковых периода . Они состоят из ледниковых периодов, когда условия холоднее обычных, разделенных межледниковыми периодами. Накопление снега и льда в ледниковый период увеличивает альбедо поверхности , отражая больше солнечной энергии в космос и поддерживая более низкую температуру атмосферы. Увеличение выбросов парниковых газов , например, из-за вулканической активности , может повысить глобальную температуру и вызвать межледниковый период. Предлагаемые причины периодов ледникового периода включают положение континентов , изменения орбиты Земли, изменения солнечной энергии и вулканизм.

Климатические модели

В климатических моделях используются количественные методы для моделирования взаимодействия атмосферы , океанов , поверхности суши и льда. Они используются для самых разных целей; от изучения динамики погоды и климатической системы до прогнозов будущего климата. Все климатические модели уравновешивают или почти уравновешивают поступающую на Землю энергию в виде коротковолнового (включая видимое) электромагнитного излучения с исходящей энергией в виде длинноволнового (инфракрасного) электромагнитного излучения Земли. Любой дисбаланс приводит к изменению средней температуры земли.

Наиболее обсуждаемым применением этих моделей в последние годы было их использование для вывода о последствиях увеличения выбросов парниковых газов в атмосферу, в первую очередь двуокиси углерода (см. Парниковые газы ). Эти модели предсказывают тенденцию к повышению средней глобальной приземной температуры , причем наиболее быстрое повышение температуры прогнозируется в более высоких широтах Северного полушария.

Модели могут варьироваться от относительно простых до довольно сложных:

  • Простая модель лучистой теплопередачи, которая рассматривает землю как единую точку и усредняет исходящую энергию
  • это может быть расширено по вертикали (радиационно-конвективные модели) или по горизонтали
  • наконец, (связанные) модели глобального климата атмосфера- океан - морской лед дискретизируют и решают полные уравнения переноса массы и энергии и лучистого обмена.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки