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.
У кожному поясі Б.П. Алісов виділив дві різновидності кліматів, а саме клімат низовин та клімат високих гір. Він сподівався узгодити межі поширення повітряних мас з ландшафтними зонами. У низьких широтах дійсно межі поясів Алісова добре співпадають з ландшафтними зонами, у помірних широтах гірше внаслідок постійної трансформації повітряних мас, а на узбережжі північних морів взагалі не очевидно, що межа тундри є межею поширення арктичного повітря.
У більшості поясів Б.П.Алісов виділяє чотири типи кліматів: материковий (континентальний), океанічний (морський), західних та східних берегів материків. Відмінності між материковим та океанічним кліматами пояснюється впливом відповідної підстильної поверхні, а між кліматом західних та східних берегів материків обумовлюється умовами циркуляції атмосфери та океанічними течіями.
Наводимо коротку характеристику кліматичних поясів Б.П.Алісова.
Екваторіальний пояс. Протягом усього року панує екваторіальне повітря. Пасати переносять у бік екватора тропічне повітря, яке уже на підході до екватора трансформується в екваторіальне. Трансформація полягає переважно у його зволоженні на всю товщу тропосфери. Значних відмін між материковим та океанічним типами клімату немає. Найбільше материковий тип проявляється у внутрішній екваторіальній Африці та Південній Америці. Середні місячні температури повітря змінюються в межах 24-280 С. Річний максимум не перевищує 350 С, мінімум не нижче 200 С. Добова амплітуда температури 10-150 С, річна 1-50 С. Переважає хмарна погода. Дуже розвинена конвекція, тому опади зливового характеру і досягають 2000-3000 мм. На схилах гір на острові Ява досягають 7000 мм, а на схилах г. Камерун більше 9000 мм. Дуже великий вміст водяної пари у повітрі. Відносна вологість протягом року близько 85 %. Клімат екваторіального поясу Б.П. Алісова відповідає клімату вологого тропічного лісу Л.С. Берга.
Пояс екваторіальних мусонів (субекваторіальний). Тут клімат формується під дією сезонних зміщень тропічного фронту, які пов’язані із зміщенням смуги найбільшого нагрівання. Ця смуга влітку розташована північніше екватора, а взимку південніше. Отже, влітку відповідної півкулі смуга низького тиску віддаляється від екватора і екваторіальний мусон розповсюджується у вищі широти, досягаючи на материках широти 180. Лише на території Індостану та Індокитаю літній мусон досягає Гімалаїв, тобто близько 300пн. ш. Це супроводиться зменшенням добової амплітуди температури, збільшенням хмарності та вологості повітря, випадають значні, в основному зливові, дощі. Під час зимового мусону, який є по суті пасатом, на материках різко зменшується хмарність та вологість повітря, різко зменшується кількість атмосферних опадів, збільшується добова амплітуда температури. Клімат поясу екваторіальних мусонів ніби складається із двох різних самостійних кліматичних режимів.
У материковому типі клімату температура найтеплішого місяця досягає 320 С, а найхолоднішого 160 С. У річному ході температури виділяється два максимуми (навесні та восени) і два мінімуми (взимку та влітку). Основним є зимовий мінімум. Весна – спекотна і суха пора року. Сонце у цей час досягає зеніту і нещадно палить, річки висихають, земля розтріскується, а дерева скидають листя. Опади щороку в середньому не перевищують 1500-2000 мм, а на північній межі поясу зменшуються місцями до 300-400 мм і випадають в основному влітку в другій половині дня з грозами. На навітряних схилах гір кількість опадів збільшується до 4000-5000 мм, а в Чарапунджі 10902 мм. Клімат екваторіальних мусонів відповідає клімату саван.
Океанічний тип клімату поширюється приблизно до 120 широти в обох півкулях. Тут немає таких різких сезонних контрастів. Температура повітря 24-260 С. Літо вологіше і на 2-30 С тепліше від зими. Опади частіше тут спостерігаються вночі.
Клімат західних та східних берегів материків у цьому поясі відрізняється мало, але на західних берегах зима сухіша, ніж на східних, де на гористих берегах випадає досить багато опадів. Тому на західних берегах переважають савани, а на східних – вологі екваторіальні ліси.
Тропічний пояс. Тут протягом року панує тропічне повітря, яке формується в субтропічних антициклонах над океанами та в малоградієнтних баричних депресіях термічного походження над материками. У тропічному поясі, як і в екваторіальному, адвекція не має суттєвого значення.
У кліматі материкового типу температура найтеплішого місяця досягає 30-320С, найхолоднішого 10-200С, а абсолютний максимум 580С. Середня річна амплітуда температури повітря близько 200С. Середня добова амплітуда повітря також близько 200С, в окремі дні вона досягає 400С, а добова амплітуда температури піщаної поверхні інколи перевищує 800С. Опадів тут менше 250 мм, в окремих місцях їх буває кілька десятих міліметра і вони не випадають роками. Відносна вологість повітря влітку менша 30 %. Інколи сюди проникають глибокі циклони, що викликає піщані бурі виключної сили. При цьому температура повітря підвищується до 45-500С, а відносна вологість зменшується до кількох відсотків. Це клімати внутрішньоматерикових пустель. Зимою при особливо потужних вторгненнях холодного повітря можливе зниження температури нижче 00С і випадання снігу в Сахарі.
В океанічному тропічному кліматі майже весь радіаційний баланс витрачається на випаровування води. Тому тут малі річні й добові амплітуди температури і велика вологість повітря. За цими характеристиками клімат наближається до екваторіального. Відрізняється від нього малою хмарністю. Температура найтеплішого місяця близько 280С, найхолоднішого 200С. Вологість повітря близько 80 %. Добре виражені вітри пасати.
Клімат західних берегів материків. Формується на східній периферії субтропічних антициклонів у зоні пасатів та під впливом холодних океанічних течій. Температура повітря для тропічних широт дуже низька. Середня температура найтеплішого місяця близько 200 С, найхолоднішого 160 С. Вологість повітря 80-90 %, опадів менше 100 мм, а місцями взагалі кілька міліметрів. Це своєрідний клімат прибережних вологих пустель: західне узбережжя Сахари, Наміб, Атакама, південь Каліфорнії. Місцеві рослини використовують воду крапельок туманів, які тут бувають часто. Тут часто виникають сильні бризи, особливо вдень. Тому відносна вологість повітря на узбережжі навіть вдень не опускається нижче 65-70 %.
Тропічний клімат східних берегів материків. Відрізняється від західних мусонною циркуляцією. Температура найтеплішого місяця близько 260 С, найхолоднішого 180 С. Пасатна інверсія тут менше виражена і часто розташована вище рівня конденсації. Тому кількість опадів досягає 1000 мм і випадають вони переважно влітку. Тут ростуть тропічні ліси.
Субтропічний пояс. Влітку тут панує тропічне повітря, а взимку повітря помірних широт. Взимку фронт помірних широт (полярний) зміщується на південь, тому в субтропічному поясі часто проходять циклони і відбувається вторгнення холодного повітря з різкими похолоданнями. Майже щорічно випадає сніг, але сніговий покрив не утворюється. Влітку над океанами розширюються субтропічні антициклони, фронт помірних широт зміщується на північ, тому шляхи циклонів пролягають значно північніше. Отже, тут добре виражені сезонні зміни погоди.
Материковий тип. Літо сухе, спекотне, зима відносно волога, нестійка. Середня температура найтеплішого місяця перевищує 300 С, найхолоднішого переважно 4-80 С. Річна кількість опадів близько 500 мм, в окремих місцях менше 300 мм. На навітряних схилах гір опадів у 4-5 разів більше, ніж на рівнинах.
Океанічний тип клімату. Тут рівномірний річний хід температури: влітку 18-200 С, зимою – близько 120 С. Кількість опадів досягає 1000 мм і випадають вони переважно взимку. У цей же час часто бувають сильні вітри.
Клімат західних берегів. Характеризується сухим, сонячним та спекотним літом і відносно теплою дощовою погодою. Цей тип клімату називається середземноморським. Влітку переважає безхмарна погода, характерна східній периферії субтропічних антициклонів. Середня температура найтеплішого місяця 26-280 С, найхолоднішого переважно 10-120 С. Річна кількість опадів 400-800 мм, а на навітряних схилах гір навіть більше 4000 мм. Основна частина їх випадає взимку.
Клімат східних берегів материків. Клімат тут мусонний. Спостерігається холодна для субтропіків суха зима і спекотне вологе літо. Середня температура найтеплішого місяця 25-300 С, найхолоднішого -4-60 С. Опади переважно влітку, щороку випадає близько 600-800 мм. Вологість повітря влітку 80-85 %, переважно хмарна погода.
Помірний пояс. В помірних широтах визначальне значення у формуванні клімату має циклонічна діяльність. Вона обумовлює міжширотний обмін повітряних мас. У тропічних широтах найважливіше значення у формуванні клімату має трансформація повітряних мас, а в помірних різко збільшується значення адвекції. Результатом цього є різкі зміни як окремих метеорологічних величин, так і погоди в цілому. У зволоженні помірних широт головне значення мають фронтальні опади і значно менше опади термічної конвекції.
Континентальний тип клімату. Характеризується холодною сніжною зимою та теплим літом. Зимою в середині материків часто формуються антициклони з малохмарною морозною погодою. Середня температура найтеплішого місяця на різних широтах 10-240 С, найхолоднішого від -2-30 С до -30-400 С. Тут річна амплітуда температури повітря досягає 50-600 С. Річна кількість опадів 300-600 мм. Переважають літні опади. У відповідності із зволоженням території ландшафти змінюються від вологої тайги на півночі до напівпустель і навіть пустель на півдні.
Океанічний тип клімату. Формується під впливом інтенсивної циклонічної діяльності, тому погода надзвичайно мінлива. Температура найтеплішого місяця 8-120 С, найхолоднішого 0-60 С. Кількість атмосферних опадів понад 1000 мм і вони випадають досить рівномірно протягом року. Велика швидкість вітру над океанами – “ревучі сорокові широти”.
Клімат західних берегів материків. Формується під впливом адвекції, тобто перенесення вологого океанічного повітря протягом усього року. Середня температура найтеплішого місяця 15-190 С, найхолоднішого – трохи вище 00 С. Річна кількість опадів близько 600 мм на рівнинах та понад 2000 мм на навітряних схилах. Спостерігається рівномірний розподіл опадів протягом року.
Клімат східних берегів. Добре виражений мусонний характер клімату. Зимою вздовж східної периферії Азіатського антициклону холодне сибірське повітря переноситься на океан, а влітку океанічне на материк. Така ж циркуляція і на сході північної Америки. Холодні течії вздовж східних берегів знижують температуру влітку. Температура найтеплішого місяця 10-160 С, найхолоднішого -16-200 С. Річна кількість опадів 500-700 мм, на схилах гір до 2000 мм. Близько 70 % опадів випадають влітку. Весною та на початку літа часто спостерігаються тумани.
Субарктичний (субантарктичний) пояс. В субарктичному поясі спостерігається материковий та океанічний типи клімату, а в субантарктичному лише океанічний.
Материковий тип клімату. Тут влітку переважають північні вітри, бо циклони проходять південніше, а зимою – південні. Спостерігається холодна тривала зима і відносно тепле коротке літо. Середня температура найтеплішого місяця 10-170 С, найхолоднішого -40-500 С. Річна амплітуда температури у північно-східній Якутії досягає максимального для земної кулі значення – 650 С. Річна кількість опадів 200-300 мм.
Океанічний тип клімату. Зимою тут панує морське арктичне повітря, влітку морське повітря помірних широт. Спостерігається інтенсивна циклонічна діяльність протягом усього року, особливо у південній півкулі. Зима відносно тепла, літо прохолодне. Температура найтеплішого місяця 4-80 С, найхолоднішого -8-160 С. Річна амплітуда температури не більше 200 С. Річна кількість опадів 200-500 мм і випадають вони рівномірно. Зимою часто бувають сильні вітри.
Арктичний (антарктичний) пояс. Протягом усього року зберігається крижаний і сніговий покрив. Середні температури зимових місяців відрізняються мало і найхолоднішим місяцем може бути будь-який із них. Добовий хід температури 1-20 С. Часто спостерігається інверсійний тип розподілу температури через вихолоджування від підстильної поверхні та низхідні рухи повітря в антициклонах.
Материковий тип клімату найкраще виражений в Антарктиді та Гренландії. Дуже важливою характеристикою клімату є сильний вітер. Середня швидкість стокових вітрів на окраїнах Антарктиди досягає 15 м/с, а в окремих випадках 90 м/с. Ширина зони стокових вітрів Антарктиди досягає 600-800 км. Середня температура найтеплішого місяця в центральних районах Антарктиди -30-350 С, в Гренландії близько -150 С, найхолоднішого в Антарктиді близько -700 С, в Гренландії -550 С. Річна кількість опадів на островах Арктики 100-200 мм, Антарктиди 60-80 мм. Крім слабких циклонічних опадів тут при низьких температурах випадають окремі кристали льоду при ясній погоді. На поверхні снігу часто бувають відклади інею. Опади та сублімація водяної пари на поверхні снігу перевищують випаровування.
Океанічний тип клімату спостерігається в Північному Льодовитому океані. Головною статтею надходження тепла в Арктиці є тепло океанічних вод, яке проникає через товщу криги і через розриви в ній. Доказом цього є те, що в Арктиці морози значно менші, ніж на материку. Середня температура найтеплішого місяця близько 00 С. Влітку під дією сонячної радіації лід частково тане. Температура найхолоднішого місяця в центрі Арктики близько -360 С. Тут буває щомісяця 15-20 днів з опадами. Але через малий вміст вологи в повітрі опадів усього 100-200 мм, на периферії Арктики до 300 мм.
9. Мікроклімат та методи його дослідження
Мікроклімат – це місцеві особливості клімату, зумовлені неоднорідністю будови підстильної поверхні. В державних стандартах на терміни з кліматології (2001) це визначення трохи уточнено, але суть залишилась та ж: мікроклімат – це клімат приземного шару повітря обмеженої території.
У кожній місцевості з певним типом клімату є ділянки земної поверхні з різними властивостями. Це ліси й галявини, сади і поля сільськогосподарських культур, горби, схили різної крутизни та орієнтації, долини, річки, озера, болота тощо. У приземному тонкому шарі відбувається взаємодія атмосфери з земною поверхнею і тому метеорологічні величини над цими ділянками дещо різні. Це значить, що в умовах одного й того клімату є різні мікрокліматичні ділянки.
Неоднорідність підстильної поверхні визначає відмінності при засвоєнні сонячної радіації, ефективного випромінювання, і як наслідок, радіаційного балансу поверхонь, а також відмінності нерадіаційного обміну теплом з атмосферою. В результаті тут виникають мікрокліматичні особливості температури повітря та грунту, випаровування, вологості повітря та режиму вітру.
Мікрокліматичні особливості добре проявляються в тонкому приземному шарі повітря. Уже на висоті стандартної метеорологічної будки (2 м) і вище взаємний вплив різних ділянок зрівноважується і ми одержуємо метеорологічні величини, характерні для даної місцевості. Найкраще виражені мікрокліматичні особливості ділянок при ясній тихій погоді. При хмарній погоді є лише розсіяна радіація і всі ділянки одержують однакову кількість тепла. При вітряній погоді особливості ділянок також згладжуються внаслідок інтенсивного перемішування повітря.
Мікрокліматичні особливості можна виявити і в товщому шарі повітря, який досягає кількох десятків метрів. Це стосується садів, виноградників і, особливо, лісу. Сукупність дерев змінює умови засвоєння сонячної радіації, ефективного випромінювання та режиму вітру, що відбивається на температурі й вологості повітря та грунту у шарі значної товщини.
Крім поняття “мікроклімат” існує ще поняття “мезоклімат”. Мезоклімат – це кліматичні умови, які за масштабом є проміжним між кліматом і мікрокліматом. Замість терміну “мезоклімат” інколи використовують термін “місцевий клімат”. Мезоклімат формується під впливом великих і середніх неоднорідностей територій, наприклад узбережжя моря, місто тощо. Що стосується водойм та рельєфу, то деякі автори встановлюють їх граничні горизонтальні та вертикальні розміри. Але ніхто не зможе пояснити, чому до мікроклімату відносять річки шириною менше 1 км, а не менше 500 чи 800 м.
Бажаючи узгодити між собою різні поняття, С.П. Хромов пропонував пов’язати їх з таксономічними одиницями ландшафту. Термін клімат, на його думку, слід вживати відносно до географічного ландшафту, мезоклімат – це клімат урочища всередині даного ландшафту, мікроклімат – це клімат фації всередині урочища. Усе ж таки, оскільки немає точного кількісного розмежування між мезо- та мікрокліматом, то більшість кліматологів усі місцеві особливості кліматів називають мікрокліматом. Мікрокліматичні особливості території можуть впливати на розподіл висоти снігового покриву, швидкість вітру, швидкість танення снігу, повторюваність та інтенсивність приморозків, тривалість розвитку рослин тощо.
