Конспект урока: Общая характеристика климата России

План урока

• Климат и климатология
• Россия на карте климатических поясов
• Солнце и климат

Вступление

Рис. 1. Земля Франца-Иосифа. Скоро лето

О том, какая страна самая северная в мире, можно спорить. Это ведь зависит от того, как считать. Если по самой северной суше, принадлежащей стране, то здесь на первом месте будет Дания, ведь именно к Дании относится территория Гренландии. А самой северной точкой будет необитаемый остров Кофейного клуба, самая северная суша Земли, 83°40' северной широты. На втором месте — Канада, мыс Колумбия на острове Элсмир, 83°06' северной широты. И только на третьем месте будет наша страна: мыс Флигели на острове Рудольфа, входящем в архипелаг Земля Франца-Иосифа в Баренцевом море, 81°51' северной широты (рис. 1).

Если по самой северной точке на материке, то здесь точно первое место будет у России. Самая северная точка России на материке — мыс Челюскин, 77°43' северной широты, это и самая северная точка Евразии. 

Рис. 2. Зимний день. Диксон (полуостров Таймыр)

Если же считать, какова доля территории, находящейся за Северным полярным кругом, то здесь лидерство России очевидно: около ¹/₃ нашей территории находится там, где бывает полярная ночь (рис. 2). А если учитывать условия территории, но нужно вспомнить, что территории с очень сложными природными условиями, например, климатическими, относят к особой зоне Севера. Если страна находится в этой зоне, но она должна много тратить на топливо и освещение, транспорт, строительство, освоение ресурсов. 

Рис. 3. Планетарная зона Севера

Планетарная зона Севера (рис. 3) занимает огромную территорию на севере Канады, России, Финляндии, Швеции, Норвегии. В неё полностью входят Исландия, о. Гренландия, штат Аляска в США. Площадь этой зоны — 20,5 млн км² (без ледяного панциря Гренландии), из них на долю Российского Севера приходится более 11,9 млн км². Население зоны Севера составляет 13 млн человек (из них в России проживает 9 млн). В общей площади России доля зоны Севера превышает 70 %, в Канаде она около 75 %, в Финляндии, Швеции и Норвегии — 20–30 %. 

От климата зависит очень многое: наши дома, одежда, образ жизни, транспорт, виды хозяйственной деятельности. 

В этом уроке: как климат влияет на нашу жизнь и насколько он отличается в разных частях России.

Климат и климатология

Слово «климат» придумали древние греки: климат (от греческого «клима» — это наклон). Термин был введён греческим учёным Гиппархом , который более 2 тысяч лет назад доказал, что изменение угла падения солнечных лучей определяет количество тепла, которое получает поверхность Земли в конкретном месте и погоду в этом месте.

Рис. 4. А. И. Воейков и его труд

Климат изучает наука  климатология.   Александр Иванович Воейков  (1842–1916) — русский метеоролог, климатолог и географ, основоположник климатологии в России. Впервые установил зависимость разнообразных климатических явлений от соотношения и распределения тепла и влаги. Он посвятил климату свой основной научный труд «Климаты земного шара, в особенности России» (рис. 4). 

Рис. 5. Геофизическая обсерватория. Актинометрическая лаборатория

 

Под Санкт-Петербургом есть геофизическая обсерватория «Воейково», которая носит его имя (рис. 5).

 

Для изучения особенностей климата разных территорий используют карту климатических поясов России и климатические карты, на которых показаны основные элементы климата. Но существуют и иные подходы, например, Классификация климатов Кёппена — одна из наиболее распространённых систем классификации типов климата (рис. 6). Была разработана немецко-российским климатологом Владимиром Петровичем Кёппеном (1846–1940) в 1900 году. Территории с особым климатом в ней выделяют на основе особенностей растительности.

Рис. 6. Климат России (на основе классификации Кёппена).

Россия на карте климатических поясов

Климат, в отличие от погоды, намного более постоянный и устойчивый. Когда мы говорим о климате, то используем разные характеристики: холодный, жаркий, дождливый, сухой и т. д. Это связано с основными элементами климата: температурой воздуха и количеством осадков.

Самыми важными характеристиками климата являются температура воздуха и её изменение в течение года, количество осадков и их распределение в течение года.

На климат каждой территории влияет большое количество причин. Их называют климатообразующими факторами . 

На Земле выделяют пояса, в пределах которых поверхность получает примерно одинаковое количество тепла. Эти пояса называют климатическими . Их 13, все, кроме экваториального повторяются от экватора к полюсам (рис. 7). В пределах одного климатического пояса могут быть климатические области  — территории, климат которых отличается какими-то особенностями. Например, на берегу океана климат будет более влажным и мягким, а в центре материка — сухим и суровым.

Рис. 7. Карта климатических поясов мира

Территория России находится в четырёх климатических поясах  (рис. 8):

• арктическом,
• субарктическом,
• умеренном,
• субтропическом (его площадь настолько мала, что его иногда не выделяют).

Рис. 8. Карта климатических поясов и областей России

Для территории России характерно большое разнообразие климатов: на юге Прикаспийской низменности летом бывает до +40 °С, а на побережье Северного Ледовитого океана лишь немного теплее нуля градусов. Средняя температура января в Сочи около 0 °С, а в районе Оймякона морозы достигают –71 °С . 

На Черноморском побережье Северного Кавказа выпадает до 3 000 мм осадков. А в районе Астрахани — менее 200 мм. Такое разнообразие объясняется большой протяжённостью страны с севера на юг, разнообразным рельефом, разной удалённостью от океанов.

На арктических островах Северного Ледовитого океана климат арктический. Он отличается низкими температурами в течение всего года. Зимние температуры здесь от –24 °С до – 30 °С. Летние температуры близки к нулю, а у южных границ пояса поднимаются до +5 °С. Осадков выпадает мало (200–300 мм). Выпадают они преимущественно в виде снега, который сохраняется большую часть года.

На северном побережье страны холодный субарктический климат. Зимы здесь продолжительные, суровость их нарастает с запада на восток. Лето холодное 

(от +4 °С на севере до +14 °С на юге). Осадки выпадают часто, но в небольших количествах. Их максимум приходится на лето. Годовая сумма осадков составляет 200–400 мм, но при низких температурах и малом испарении создаётся избыточное увлажнение поверхности и происходит заболачивание.

Умеренный климатический пояс отличается самым большим разнообразием. Главная его особенность — сезонность (рис. 9). Сезонность характерна для климата всей нашей страны.

Рис. 9. Времена года всегда вдохновляли людей

Сезоны отличаются друг от друга разностью температур. Чем севернее или восточнее территория, тем больше разность температур по сезонам. 

В пределах умеренного пояса лето на всей территории страны становится теплее с продвижением на юг, однако зимой морозы усиливаются при движении от западных границ страны (–8 °С) на восток до –50 °С в Якутии. Это объясняется тем, что чем дальше на восток, тем меньше тепла доходит от Атлантического океана. И только ещё восточнее, по мере приближения к Тихому океану, зима опять становится несколько теплее.

Солнце и климат

Все процессы, связанные с климатом, «запускаются» Солнцем. Благодаря Солнцу по-разному нагревается поверхность нашей планеты, появляются области высокого и низкого атмосферного давления, ветры, океанические течения, климатические пояса. Явления во всех оболочках Земли связаны с Солнцем. Именно от Солнца Земля получает солнечную радиацию.

Рис. 10. Зависимость количества солнечной радиации от широты местности

Количество солнечной радиации изменяется в зависимости от времени суток (это связано с обращением Земли вокруг своей оси) и от времени года (это зависит от обращения Земли вокруг Солнца).

Разные участки поверхности Земли получают разное количество солнечной радиации. Самая главная причина — широта местности, от которой зависит угол падения солнечных лучей на поверхность Земли (рис. 10).

Территория России находится в умеренных широтах Северного полушария от 41° до 77° северной широты. Это соответствует на схеме количеству солнечной радиации, которое показано буквой А (рис. 10). 

Чтобы понять, что происходит на Земле в разные дни, необходимо вспомнить важные линии: экватор , Северный и Южный тропики , Северный и Южный полярные круги , а также важные даты: дни равноденствий и солнцестояний (рис. 11). 

Рис. 11. Как освещена Земля в дни равноденствий и солнцестояний

Рис. 12. От экватора к полюсам температура воздуха понижается

В дни равноденствий Солнце находится в зените на экваторе, день равен ночи на всей Земле. В дни солнцестояний Солнце находится на тропиках, больше освещено то Северное, то Южное полушарие. 

Солнце бывает в самой высокой точке неба (в зените) только между тропиками (рис. 12). Там поверхность Земли будет получать больше всего тепла и климат будет самым жарким. Эту территорию называют тропическим поясом . Между полярными кругами и полюсами климат будет самым холодным, так как там солнечные лучи будут лишь скользить по поверхности Земли. Это полярные пояса . 

Между тропиками и полярными кругами находятся умеренные пояса .

Рис. 13. Как видит Солнце наблюдатель, находящийся на Земле

В течение года Земля, обращаясь вокруг Солнца, «поворачивается» к нему то Южным полушарием, то Северным. Нам, живущим на Земле, кажется, что это Солнце путешествует из полушария в полушарие (рис. 13).

Поверхности Земли достигает всего одна двухмиллиардная часть солнечного излучения. Но для жизни на Земле этого достаточно.

Рис. 14. Солнечная радиация бывает разной

 

Солнечные лучи проходят через атмосферу, почти не нагревая её. Они нагревают поверхность Земли, а уже от поверхности Земли нагревается воздух. Солнечная радиация может быть прямой (солнечные лучи попадают на поверхность Земли), рассеянной (проходят через облака или пыль в атмосфере, рассеивается). Прямая и рассеянная радиация составляют суммарную радиацию (рис. 15).

Суммарная солнечная радиация является важным показателем, который позволяет оценить климатические особенности территории.  

Рис. 15. Суммарная солнечная радиация на территории России

Рис. 16. Зависимость отражённой радиации от характера подстилающей поверхности

Часть солнечных лучей отражается от поверхности Земли (эта поверхность называется подстилающей , она «подстилает» тропосферу), это отражённая радиация . 

Разные подстилающие поверхности отражают радиацию по-разному. Например, свежевыпавший снег отражает до 90 % суммарной радиации, песок до 40 %, пашня до 5 %, вода около 5 % (рис. 16). Часть отражается от облаков и всего, что находится в атмосфере (пыли, капелек воды, кристаллов льда). 

Часть радиации поглощается поверхностью Земли и тем, что есть в воздухе. Например, расходуется на нагревание поверхности, потребляется растениями. Это поглощённая радиация . Часть солнечного тепла от нагретой поверхности Земли уходит в космическое пространство.

 

Соотношение поступающей солнечной радиации и той её части, которая расходуется, составляет радиационный баланс  территории.

Часть солнечной энергии расходуется на нагревание приземного слоя, на таяние снега, на испарение. Радиационный баланс определяет важнейший климатический показатель — температуру воздуха. Величина радиационного баланса зависит от широты местности (рис. 15). 

На крайнем юге России он превышает 50 ккал/см2/год, на севере менее 10 ккал/см²/год. Однако есть территории, где радиационный баланс менее 5 ккал/см²/год или может быть даже отрицательным.  

Упражнение 1

3, 4, 2, 1

Упражнение 2

3, 5, 2, 6, 4, 1

Упражнение 3

1, 6

Упражнение 4

3, 4, 5, 2, 1, 6

Упражнение 5

За городом у озера, так как городской воздух содержит пыль, частицы сажи, поэтому доля прямой радиации будет меньше, чем за городом, а доля рассеянной больше. Около озера добавляется возможность загара за счёт отраженной радиации. По этой же причине альпинисты должны защищать лица от солнца, когда идут по леднику или снежнику.