Природные факторы, влияющие на климат Земли

На современный климат Земли существенно влияют: система ветров, глобальные океанические течения и положение континентов.

Система ветров

Ветры переносят тепло из тропиков в другие широты, сглаживая перепады температуры и определяя климат Земли. Происходит это следующим образом.

Воздушные массы, нагретые на экваторе, поднимаются вверх и растекаются на север и юг. Поэтому вблизи экватора господствует зона пониженного давления, охватывающая земной шар. Поднявшийся воздух охлаждается и на некотором расстоянии от экватора опускается. Здесь формируется зона повышенного давления, охватывающая планету в области средних широт. Воздушные массы из области высокого давления перемещаются в область низкого давления (к экватору). В результате формируется система господствующей циркуляции воздуха. Ниже и выше экватора расположенные, так называемые, ячейки Галдея, которые напоминают два тора. Аналогично формируются циркуляции воздуха в умеренных и высоких широтах – ячейки Ферреля и Полярные, соответственно (рис.27).

На движение воздушных масс вдоль меридианов влияет сила Кориолиса. Если горизонтальный поток направлен к экватору, он отклоняется к западу. Если направлен от экватора, он отклоняется на восток. Так в ячейках циркуляции воздуха формируется система ветров. В нижних слоях атмосферы низких широт Северного полушария преобладают северо-восточные ветры, а в Южном полушарии – юго-восточные ветры. Господствующие ветры формируют поверхностные Северное и Южное экваториальные океанические течения.

На меньшей высоте возникают гигантские вихри – циклоны и ураганы. Их источник – области низкого давления над теплыми морями – результат интенсивного испарения воды при высокой температуре.

Рис. 27. Глобальная система ветров [27]

Морские течения

Океаны занимают примерно 72% поверхности Земли, а их теплоемкость многократно превышает теплоемкость атмосферы (теплоемкость столба воды высотой 3 м и столба атмосферы приблизительно равны). Запас тепла в океане размещен неравномерно и постоянно перемещается течениями, направление которых определяется господствующими ветрами, расположением материков, силой Кориолиса и термогалинной циркуляцией вод. По этим причинам климат во многом обусловлен воздействием океана.

Северо-восточные и юго-восточные пассаты, которые постоянно дуют в районе субтропиков, гонят огромные массы воды вдоль экватора с востока на запад. Они формируют Южное и Северное теплые экваториальные течения, которые отличает повышенная соленость, связанная с интенсивным испарением. Так как плотность воды по мере увеличения солености возрастает, а с ростом температуры уменьшается, менее соленые, но холодные воды в глубине океана оказываются более плотными. Вода поверхностных экваториальных течений с ними не перемешивается (рис. 28).

Из Карибского бассейна вдоль Флориды часть потока направляется на север. Так образуется теплое течение Гольфстрим.. Силы Кориолиса отклоняют течение в сторону Европы, . Этим объясняется ее мягкий климат. По мере продвижения на север вода охлаждается. Когда ее плотность становится выше плотности нижележащих слоев, вода погружается. Это явление называют термогалинной циркуляцией. В результате у берегов Гренландии образуется глубинное холодное течение, которое направлено в сторону экватора.

Потепление климата может сместить зону термогалинной циркуляции к югу, и в Европе похолодает. Причиной может являться уменьшение солености вод Арктики, вызванное таянием льдов Гренландии и увеличением стока сибирских рек (с ростом температур климат становится более влажным). Весьма вероятно, подобные процессы происходили в прошлом, когда на фоне продолжительного межледникового периода (100 и более тыс. лет) происходили «быстрые» (от 1 до 10 тыс. лет) климатические изменения.

Рис. 28 Система океанических течений Земли [27]

Тектоника плит

При объяснении причин палеоклиматических изменений важно учитывать положение континентов, а также связанные с этим эволюцию океанических течений и альбедо поверхности Земли.

В настоящее время экваториальные поверхностные течения, встречая Северную и Южную Америки, разветвляются и направляются на север и юг, соответственно. В итоге, тепло достигает высоких широт, и климат там становится боле мягким. Это произошло после соединения Северной и Южной Америк. Ранее положение было иным, и климат в высоких широтах Северного полушария был более холодным.

Другая причина низкой температуры в высоких широтах – снежный покров, альбедо которого превышает 90%, т.е. пока лежит снег, солнечные лучи почти полностью отражаются. По этой причине в настоящее время Антарктида является самой холодной областью планеты. Аналогичный эффект мог наблюдаться и ранее, если суперконтинент или континент располагалась в высоких широтах планеты.

Совместное влияние процессов горообразования, морских течений и альбедо планеты видно при сопоставлении климата Гренландии и Якутии. Вблизи берегов Гренландии проходит теплое течение, поэтому там много осадков и поверхность острова покрыта ледником. В континентальной Евразии осадков мало, так как горы препятствуют проникновению теплого воздуха. В результате там образуется многолетняя мерзлота. Мощность подземного оледенения в Якутии достигает 200-300 м. Способствует развитию многолетней мерзлоты и высокое атмосферное давление, которое устанавливается в Якутии зимой.